JP2017503564A - Tissue vaporization apparatus and method - Google Patents
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Abstract
本発明のいくつかの実施形態によれば、組織の1つまたは複数の穴を気化させる装置であって、気化要素のアレイと、気化要素を加熱するように構成された加熱要素と、を備え、気化要素の少なくとも一部の形状が、他の気化要素の組織への過剰な穿通を防止するように構成された、装置が提供される。いくつかの実施形態において、気化要素は、300〜600℃の範囲の温度まで加熱される。According to some embodiments of the present invention, an apparatus for vaporizing one or more holes in tissue comprising an array of vaporization elements and a heating element configured to heat the vaporization elements. A device is provided wherein at least a portion of the vaporizing element is configured to prevent excessive penetration of other vaporizing elements into the tissue. In some embodiments, the vaporizing element is heated to a temperature in the range of 300-600 ° C.
Description
本発明は、そのいくつかの実施形態において、手術方法および装置に関し、より詳細には、組織の気化方法および装置に関するが、これらに限定されない。 The present invention, in some embodiments thereof, relates to surgical methods and devices, and more particularly, but not limited to, tissue vaporization methods and devices.
組織アブレーションの実施には、さまざまな技術が知られており、一般的には、パルス・レーザまたはRFエネルギーの使用を必要とする。 Various techniques are known for performing tissue ablation and generally require the use of a pulsed laser or RF energy.
特許文献1は、手術用プローブ・シャフト等の細長シャフトと、シャフトの遠位端に取り付けられた針電極アレイと、切除エネルギーを電極アレイに与える、たとえば高周波(RF)発生器等のアブレーション源と、を具備した組織アブレーション・システムを開示している。この組織アブレーション・システムは、針電極アレイと熱的に連通するシャフトの遠位端内に配設されたヒート・シンクをさらに具備する。このように、熱エネルギーが針電極アレイから取り除かれることにより、電極アレイが冷却されて、より効率的な切除プロセスが提供される。 Patent Document 1 discloses an elongated shaft such as a surgical probe shaft, a needle electrode array attached to the distal end of the shaft, and an ablation source such as a radio frequency (RF) generator that provides ablation energy to the electrode array. , A tissue ablation system is disclosed. The tissue ablation system further comprises a heat sink disposed within the distal end of the shaft in thermal communication with the needle electrode array. In this way, heat energy is removed from the needle electrode array, thereby cooling the electrode array and providing a more efficient ablation process.
この組織アブレーション・システムは、ヒート・シンクと流体連通する冷媒流導管をさらに備えるため、ヒート・シンクから熱エネルギーを取り除くことができる。好適な実施形態において、流導管は、ヒート・シンクと流体連通する熱交換空洞と、冷却媒体(たとえば、室温以下の生理食塩水等)を熱交換空洞に搬送する冷却ルーメンと、熱交換空洞から加熱媒体を搬送する戻しルーメンとを具備する。この組織アブレーション・システムは、冷却ルーメンを通ってシャフトの遠位端の熱交換空洞に冷却媒体を搬送するポンプ・アセンブリをさらに備える。 The tissue ablation system further includes a refrigerant flow conduit in fluid communication with the heat sink so that heat energy can be removed from the heat sink. In a preferred embodiment, the flow conduit includes a heat exchange cavity in fluid communication with the heat sink, a cooling lumen that conveys a cooling medium (eg, sub-room temperature saline, etc.) to the heat exchange cavity, and a heat exchange cavity. And a return lumen for conveying the heating medium. The tissue ablation system further comprises a pump assembly that conveys a cooling medium through the cooling lumen to a heat exchange cavity at the distal end of the shaft.
本発明のいくつかの実施形態の一態様によれば、組織の少なくとも1つの穴を気化させる装置であって、気化要素のアレイと、気化要素を加熱するように構成された1つまたは複数の加熱要素と、を備え、気化要素の少なくとも一部の形状が、他の気化要素の組織への過剰な穿通を防止するように構成された、装置が提供される。いくつかの実施形態において、上記気化要素の一部は、組織と接触するように構成された先端表面領域であり、組織への過剰な穿通が防止された気化要素の先端表面領域よりも大きな、先端表面領域を有することによって、他の気化要素の過剰な穿通を防止する。いくつかの実施形態において、第2の気化要素の過剰な穿通を防止するように成形された気化要素の遠位端は、切頂型である。任意選択として、切頂型の気化要素は、第2の気化要素よりも短い。任意選択として、第2の気化要素は、鋭い遠位端を備える。いくつかの実施形態において、気化要素は、300〜600℃の範囲の温度まで加熱される。いくつかの実施形態において、気化要素は、プレートに搭載されている。いくつかの実施形態において、組織の表面に対する気化要素の少なくとも一部の穿通の深さは、300μm未満である。いくつかの実施形態において、アレイは、深いクレータおよび浅いクレータの組み合わせを含む損傷パターンを組織に生じさせる。いくつかの実施形態において、アレイは、2〜100クレータ/cm2の範囲の空間分布で複数のクレータを組織に生じさせる。いくつかの実施形態において、気化要素の長さは、3:1よりも小さな係数で、気化要素の底幅よりも大きいことにより、気化要素の曲げを防止する。任意選択として、この装置は、ピラミッド形状の気化要素を備える。 According to an aspect of some embodiments of the present invention, an apparatus for vaporizing at least one hole in tissue comprising an array of vaporization elements and one or more configured to heat the vaporization elements And a heating element, wherein the shape of at least a portion of the vaporizing element is configured to prevent excessive penetration of other vaporizing elements into the tissue. In some embodiments, the portion of the vaporizing element is a tip surface area configured to contact tissue and is larger than a tip surface area of the vaporizing element that is prevented from excessive penetration into the tissue. By having a tip surface area, excessive penetration of other vaporizing elements is prevented. In some embodiments, the distal end of the vaporizing element shaped to prevent excessive penetration of the second vaporizing element is truncated. Optionally, the truncated vaporizing element is shorter than the second vaporizing element. Optionally, the second vaporizing element comprises a sharp distal end. In some embodiments, the vaporizing element is heated to a temperature in the range of 300-600 ° C. In some embodiments, the vaporizing element is mounted on a plate. In some embodiments, the depth of penetration of at least a portion of the vaporizing element relative to the surface of the tissue is less than 300 μm. In some embodiments, the array produces a damage pattern in the tissue that includes a combination of deep and shallow craters. In some embodiments, the array produces multiple craters in the tissue with a spatial distribution in the range of 2-100 craters / cm 2 . In some embodiments, the vaporizing element length is a factor less than 3: 1 and greater than the bottom width of the vaporizing element to prevent bending of the vaporizing element. Optionally, the device comprises a pyramid shaped vaporizing element.
任意選択として、この装置は、円錐状の気化要素を備える。いくつかの実施形態において、1つまたは複数の加熱要素は、気化要素による組織の気化に適した加熱手順に従って動作可能である。いくつかの実施形態において、この装置は、500℃よりも高い温度までケラチンを加熱することにより、爪の角質層を気化させるように構成されている。いくつかの実施形態において、この装置は、瘢痕組織の表面を露出させて、局所薬剤を塗布するように構成されている。 Optionally, the device comprises a conical vaporizing element. In some embodiments, the one or more heating elements are operable according to a heating procedure suitable for vaporizing the tissue with the vaporizing element. In some embodiments, the device is configured to vaporize the stratum corneum of the nail by heating keratin to a temperature greater than 500 ° C. In some embodiments, the device is configured to expose the surface of scar tissue and apply a topical agent.
本発明のいくつかの実施形態一態様によれば、組織の少なくとも1つの穴を気化させる装置であって、気化要素のアレイと、気化要素を加熱するように構成された1つまたは複数の加熱要素と、を備え、気化要素が、300℃よりも高い温度まで気化要素が加熱された場合に、局所的な気化を生じるとともに損傷領域を低減するように選択された少なくとも1つの材料を含む、装置が提供される。任意選択として、上記材料の伝熱係数は、80ワット/ケルビン度/メートルよりも大きい。いくつかの実施形態において、上記材料は、300℃よりも高い温度まで気化要素が加熱された場合に、第2の材料中の拡散を低減する。いくつかの実施形態において、上記材料、第2の材料、および/または第2の材料を被覆する材料は、組織側へのIR放射率を低減する。任意選択として、第1の材料は、銀またはニッケルであり、第2の材料は、銅である。いくつかの実施形態において、気化要素の本体は、銅で構成され、この銅は、ニッケル層に覆われている。いくつかの実施形態において、銅およびニッケルの層は、金で構成された低IR放射率層で被覆されている。 In accordance with an aspect of some embodiments of the present invention, an apparatus for vaporizing at least one hole in tissue comprising an array of vaporization elements and one or more heating configured to heat the vaporization elements The vaporizing element comprises at least one material selected to cause local vaporization and reduce the damaged area when the vaporizing element is heated to a temperature greater than 300 ° C. An apparatus is provided. Optionally, the heat transfer coefficient of the material is greater than 80 watts / Kelvin degree / meter. In some embodiments, the material reduces diffusion in the second material when the vaporizing element is heated to a temperature greater than 300 ° C. In some embodiments, the material, the second material, and / or the material that coats the second material reduces the IR emissivity to the tissue side. Optionally, the first material is silver or nickel and the second material is copper. In some embodiments, the body of the vaporizing element is comprised of copper, which is covered with a nickel layer. In some embodiments, the copper and nickel layers are coated with a low IR emissivity layer comprised of gold.
本発明のいくつかの実施形態の一態様によれば、気化要素のアレイを自己殺菌する方法であって、アレイが加熱要素に結合され、約500℃よりも高い温度まで気化要素を加熱することにより、気化要素から残留炭素を除去するステップを含む、方法が提供される。いくつかの実施形態において、気化要素は、0.5〜5秒の範囲の継続時間にわたって、約500℃よりも高い温度まで加熱される。 According to an aspect of some embodiments of the present invention, a method for self-sterilizing an array of vaporization elements, wherein the array is coupled to a heating element and heating the vaporization element to a temperature greater than about 500 degrees Celsius. Provides a method comprising removing residual carbon from the vaporizing element. In some embodiments, the vaporizing element is heated to a temperature greater than about 500 ° C. for a duration in the range of 0.5 to 5 seconds.
本発明のいくつかの実施形態の一態様によれば、組織の少なくとも1つの穴を気化させる装置であって、アレイ状に配置された複数の気化要素と、気化要素を加熱するように構成された1つまたは複数の加熱要素と、を備え、気化要素のアレイは、周期的な移動プロファイルで移動するように構成されており、気化要素は、組織側へと通じる気化要素の経路の少なくとも30%に沿って単調増加する絶対加速度で、組織に対して繰り返し下降および上昇される、装置が提供される。任意選択として、増加する絶対加速度は、組織との接触時に最大値に達する。いくつかの実施形態において、アレイは、カムシャフト・アセンブリによって動かされる。任意選択として、カムシャフト・アセンブリは、回転モータと、気化アレイの直線運動を生じさせるレバーとを備える。いくつかの実施形態において、この装置およびカムシャフト・アセンブリは、手持ち装置として構成されている。任意選択として、この手持ち装置は、制御ユニットをさらに備える。いくつかの実施形態において、制御ユニットは、気化要素の処置温度プロファイル、気化要素の自己殺菌温度プロファイル、組織への穿通距離、組織における気化要素の滞在時間、アレイの前進および/または後退速度、繰り返し処置数、繰り返し処置間の時間間隔、気化要素の交換のうちの少なくとも1つを制御するように構成されている。いくつかの実施形態において、この装置は、組織全体を水平方向に移動可能である。いくつかの実施形態において、この装置は、アレイを水平に前進させる車輪およびバネの少なくとも一方を備える。任意選択として、気化要素の穿通深さは、アレイを組織に対して平行に移動させることにより低減される。いくつかの実施形態において、水平移動は、制御装置によってもたらされる。 According to an aspect of some embodiments of the present invention, an apparatus for vaporizing at least one hole in tissue is configured to heat a plurality of vaporization elements arranged in an array and the vaporization elements. One or more heating elements, wherein the array of vaporization elements is configured to move with a periodic movement profile, the vaporization elements being at least 30 of the vaporization element pathway leading to the tissue side. A device is provided that is repeatedly lowered and raised relative to the tissue at an absolute acceleration that increases monotonically along the%. Optionally, the increasing absolute acceleration reaches a maximum value upon contact with the tissue. In some embodiments, the array is moved by a camshaft assembly. Optionally, the camshaft assembly comprises a rotary motor and a lever that causes linear movement of the vaporization array. In some embodiments, the device and camshaft assembly are configured as a handheld device. Optionally, the handheld device further comprises a control unit. In some embodiments, the control unit may include a treatment temperature profile of the vaporization element, a self-disinfection temperature profile of the vaporization element, a penetration distance to the tissue, a residence time of the vaporization element in the tissue, an advancement and / or retraction rate of the array, repetition It is configured to control at least one of the number of treatments, the time interval between repeated treatments, and the exchange of vaporization elements. In some embodiments, the device is movable horizontally throughout the tissue. In some embodiments, the apparatus comprises at least one of a wheel and a spring that advances the array horizontally. Optionally, the penetration depth of the vaporizing element is reduced by moving the array parallel to the tissue. In some embodiments, the horizontal movement is effected by a controller.
本発明のいくつかの実施形態の一態様によれば、組織を繰り返し気化させる方法であって、気化要素のアレイを加熱して、組織の領域を気化させるステップと、気化要素を組織から上昇させて、気化中に形成された蒸気のほとんどを逃がすステップと、気化要素のアレイを再適用して、組織の領域をさらに気化させるステップと、を含む、方法が提供される。 According to an aspect of some embodiments of the present invention, there is provided a method for repeatedly vaporizing tissue comprising heating an array of vaporizing elements to vaporize a region of tissue and raising the vaporizing elements from the tissue. Thus, a method is provided that includes escaping most of the vapor formed during vaporization and reapplying the array of vaporization elements to further vaporize the region of tissue.
任意選択として、再適用するステップは、組織の移動前に実行される。任意選択として、再適用するステップは、気化要素が組織を解放した時点から200msecよりも短い時間間隔において実行される。いくつかの実施形態においては、この方法を繰り返すことにより、組織内のより深い層を気化させる。いくつかの実施形態において、この方法は、組織の気化に先立って、気化可能な物質を組織に塗布するステップをさらに含む。任意選択として、気化可能な物質は、液体またはゲルである。 Optionally, the reapplying step is performed prior to tissue movement. Optionally, the reapplying step is performed in a time interval shorter than 200 msec from the time when the vaporizing element releases the tissue. In some embodiments, the method is repeated to vaporize deeper layers in the tissue. In some embodiments, the method further comprises applying a vaporizable material to the tissue prior to vaporizing the tissue. Optionally, the vaporizable substance is a liquid or a gel.
本発明のいくつかの実施形態の一態様によれば、組織を加熱する装置であって、アレイ状に配置され、組織と接触するように構成された複数の伝熱要素と、気化要素を加熱するように構成された加熱要素と、RF発生器と、RFエネルギーを組織に伝送する少なくとも1つのRF導管とを備えた、装置が提供される。任意選択として、アレイは、RFエネルギーを組織中に伝送するように構成された電極をさらに備える。いくつかの実施形態において、この装置は、手持ち装置である。 According to an aspect of some embodiments of the present invention, an apparatus for heating tissue, the plurality of heat transfer elements arranged in an array and configured to contact the tissue, and heating the vaporization element An apparatus is provided that includes a heating element configured to, an RF generator, and at least one RF conduit that transmits RF energy to tissue. Optionally, the array further comprises an electrode configured to transmit RF energy into the tissue. In some embodiments, the device is a handheld device.
本発明のいくつかの実施形態の一態様によれば、組織の薄層を気化させる装置であって、箔として成形された気化要素と、気化要素を加熱するように構成された1つまたは複数の加熱要素と、気化要素を保持するフレームであって、組織に対して接離移動するように構成された、フレームとを備えた、装置が提供される。いくつかの実施形態において、箔は、深さ20μm未満の組織層を気化させる。任意選択として、箔は、組織に対して前記箔を前進および後退させるバネに取り付けられている。いくつかの実施形態において、この装置は、組織の表面上で当該装置を動かす車輪をさらに備える。いくつかの実施形態において、箔は、平面状であり、表面積が0.0001cm2〜1cm2の範囲である。いくつかの実施形態において、箔は、組織の細長狭隘クレータを気化させるように、幅が100μm未満である。 According to an aspect of some embodiments of the present invention, an apparatus for vaporizing a thin layer of tissue, the vaporization element formed as a foil, and one or more configured to heat the vaporization element There is provided an apparatus comprising a heating element and a frame holding a vaporizing element, the frame configured to move in and out of tissue. In some embodiments, the foil vaporizes tissue layers that are less than 20 μm deep. Optionally, the foil is attached to a spring that advances and retracts the foil relative to the tissue. In some embodiments, the device further comprises a wheel that moves the device on the surface of the tissue. In some embodiments, the foil is planar and has a surface area in the range of 0.0001 cm 2 to 1 cm 2 . In some embodiments, the foil is less than 100 μm wide so as to vaporize the elongated narrow crater of the tissue.
本発明のいくつかの実施形態の一態様によれば、組織の少なくとも1つの穴を気化させる装置であって、アレイ状に配置された1つまたは複数の気化要素と、気化要素を加熱するように構成された1つまたは複数の加熱要素と、アレイに対して機械的に結合され、組織および1つまたは複数の加熱要素の少なくとも一方に向かって気化要素を移動させる少なくとも1つの圧電トランスデューサとを備えた、装置が提供される。いくつかの実施形態において、圧電トランスデューサは、断熱ロッドによってアレイに結合されている。いくつかの実施形態において、トランスデューサは、処置する組織からのアレイの距離のインジケーションに従って、制御装置により作動される。 In accordance with an aspect of some embodiments of the present invention, an apparatus for vaporizing at least one hole in tissue, wherein one or more vaporization elements arranged in an array and heating the vaporization elements And at least one piezoelectric transducer mechanically coupled to the array and moving the vaporizing element toward at least one of the tissue and the one or more heating elements. An apparatus is provided. In some embodiments, the piezoelectric transducer is coupled to the array by an insulating rod. In some embodiments, the transducer is actuated by the controller according to an indication of the array distance from the tissue to be treated.
本発明のいくつかの実施形態の一態様によれば、組織の穴を気化させるピラミッド形状の要素であって、生体適合性材料内に埋め込まれた伝熱コアを備え、長さが1〜10mmの範囲である、要素が提供される。任意選択として、コアは、銅で形成され、生体適合性材料は、チタンおよびステンレス鋼の少なくとも一方で形成されている。 According to an aspect of some embodiments of the present invention, a pyramid shaped element for vaporizing a hole in a tissue, comprising a heat transfer core embedded in a biocompatible material, having a length of 1-10 mm. Elements that are in the range of are provided. Optionally, the core is formed of copper and the biocompatible material is formed of at least one of titanium and stainless steel.
任意選択として、この要素は、ピラミッド形状である。いくつかの実施形態において、気化要素の全長に対するコアの長さは、この要素の熱緩和時間を短縮するように選択されている。いくつかの実施形態において、生体適合性材料は、厚さ500μm未満のシートとして形成されている。 Optionally, this element is pyramid shaped. In some embodiments, the length of the core relative to the total length of the vaporizing element is selected to reduce the thermal relaxation time of the element. In some embodiments, the biocompatible material is formed as a sheet less than 500 μm thick.
任意選択として、シートは、厚さ可変に形成されている。 Optionally, the sheet is formed with a variable thickness.
本明細書に記載の通り、用語「気化」には、組織への伝熱による組織中の穴の生成を含んでいてもよく、穴の組織の蒸気化、組織アブレーション、組織の変性、組織のより小さな粒子への崩壊、組織の燃焼、組織の彫刻、および/または組織への伝熱による他の効果等、1つまたは複数の効果をもたらす。 As described herein, the term “vaporization” may include the generation of holes in the tissue by heat transfer to the tissue, vaporization of tissue in the hole, tissue ablation, tissue degeneration, tissue It produces one or more effects, such as disintegration into smaller particles, tissue burning, tissue sculpture, and / or other effects of heat transfer to the tissue.
別途規定のない限り、本明細書において使用するすべての技術的および/または科学的な用語は、本発明が関連する技術分野における当業者が通常理解しているのと同じ意味を有する。本発明の実施形態の具現化または試験には、本明細書に記載したものと同様または同等の方法および材料を使用可能であるが、以下では、例示的な方法および/または材料を説明する。不一致の場合は、定義を含めて、本特許明細書が支配的となる。また、これらの材料、方法、および例は、ほんの一例に過ぎず、必ずしも限定的なものではない。 Unless defined otherwise, all technical and / or scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention is related. Although methods and materials similar or equivalent to those described herein can be used to implement or test embodiments of the present invention, exemplary methods and / or materials are described below. In case of conflict, the patent specification, including definitions, will control. In addition, these materials, methods, and examples are illustrative only and not necessarily limiting.
特許または出願ファイルには、少なくとも1つのカラー作成図面を含む。 The patent or application file contains at least one color creation drawing.
本明細書においては、添付の図面を参照しつつ、一例としてのみ、本発明のいくつかの実施形態を説明する。ここで、図面を具体的に詳しく参照して重要なのは、図示の各項目が一例であり、本発明の実施形態を例示的に論じることを目的としている点である。この点、図面に伴う説明によって、当業者には、本発明の実施形態を具現化可能な方法が明らかとなる。 In the present specification, several embodiments of the present invention will be described by way of example only with reference to the accompanying drawings. Here, it is important to refer to the drawings in detail, and it is important that each item shown in the drawings is an example, and that the embodiments of the present invention are discussed in an illustrative manner. In this regard, the description accompanying the drawings makes it clear to those skilled in the art how the embodiments of the present invention can be implemented.
本発明は、そのいくつかの実施形態において、手術方法および装置に関し、より詳細には、組織の気化方法および装置に関するが、これらに限定されない。 The present invention, in some embodiments thereof, relates to surgical methods and devices, and more particularly, but not limited to, tissue vaporization methods and devices.
本発明のいくつかの実施形態は、短時間に大量の熱を供給して組織を気化させる一方、組織のチャーリング等の他の種類の熱損傷を抑えるように構成された気化ロッド等の気化要素に関する。いくつかの実施形態においては、穴、溝、クレータ、または窪みが組織に生じる。 Some embodiments of the present invention provide a large amount of heat in a short period of time to vaporize tissue while vaporizing rods configured to suppress other types of thermal damage such as tissue charring. Regarding elements. In some embodiments, holes, grooves, craters, or indentations occur in the tissue.
本発明のいくつかの実施形態の一態様は、組織の局所領域への高温での伝熱を行う気化要素のアレイに関し、気化要素の少なくとも一部は、他の気化要素の組織への過剰な穿通を防止するように成形されている。いくつかの実施形態において、第2の気化要素の過剰な穿通を防止するように構成された気化要素は、第2の気化要素の表面よりも大きな先端表面領域を有する。いくつかの実施形態において、気化要素の配置は、たとえば切頂型の気化ロッドに隣接して位置決めされた先鋭な円錐状の気化ロッドの組み合わせを含むことにより、組織のより深くへの先鋭ロッドの移動を制限することによって、動作中の固有の安全性を提供する。いくつかの実施形態において、形状が異なる気化要素の配置は、さまざまな深さ等、さまざまな寸法のクレータの組み合わせを組織中に生じさせる。いくつかの実施形態において、気化要素は、ピラミッドとして成形されている。任意選択として、気化要素の少なくとも一部には、切頂型の遠位端を備える。切頂型の要素の断面積は、たとえば非切頂型の気化要素により形成されるクレータの寸法に影響する可能性がある。 One aspect of some embodiments of the invention relates to an array of vaporizing elements that conduct heat transfer to a local region of tissue at a high temperature, wherein at least some of the vaporizing elements are in excess of tissue of other vaporizing elements. Shaped to prevent penetration. In some embodiments, the vaporizing element configured to prevent excessive penetration of the second vaporizing element has a tip surface area that is larger than the surface of the second vaporizing element. In some embodiments, the arrangement of the vaporizing element includes, for example, a combination of sharp conical vaporizing rods positioned adjacent to the truncated vaporizing rod, such that the sharpening rod deeper into the tissue. By limiting movement, it provides inherent safety during operation. In some embodiments, the arrangement of vaporizing elements of different shapes creates a combination of craters of varying dimensions, such as varying depths, in the tissue. In some embodiments, the vaporizing element is shaped as a pyramid. Optionally, at least a portion of the vaporizing element comprises a truncated distal end. The cross-sectional area of the truncated element can affect, for example, the size of the crater formed by the non-truncated vaporizing element.
いくつかの実施形態の一態様は、高温下でのアレイの性能に寄与する多層構造を備えた気化要素のアレイに関する。いくつかの実施形態において、気化要素は、動作温度(たとえば、400℃よりも高い温度)まで加熱された場合に、限られた気化を生じるとともに損傷領域を低減するように選択された少なくとも1つの材料を含む。いくつかの実施形態において、材料の伝熱係数は、80ワット/ケルビン度/メートルよりも大きい。いくつかの実施形態において、上記材料は、第2の材料中の拡散を低減する(たとえば、銀の層は、銅の下層からの拡散を低減する)。いくつかの実施形態において、上記材料は、組織側へのIR放射率を低減するように選択されている(たとえば、IR放射率が相対的に低い金を用いて気化要素を被覆している)。 One aspect of some embodiments relates to an array of vaporization elements with a multilayer structure that contributes to the performance of the array at high temperatures. In some embodiments, the vaporization element is at least one selected to produce limited vaporization and reduce the damaged area when heated to an operating temperature (eg, greater than 400 ° C.). Contains materials. In some embodiments, the heat transfer coefficient of the material is greater than 80 Watts / Kelvin Degree / meter. In some embodiments, the material reduces diffusion in the second material (eg, the silver layer reduces diffusion from the copper underlayer). In some embodiments, the material is selected to reduce IR emissivity to the tissue side (eg, the vaporizing element is coated with gold having a relatively low IR emissivity). .
いくつかの実施形態において、気化要素の中間および/または外部層は、内部層の状態を維持するように構成されている。いくつかの実施形態において、気化要素の内部層は、銅等の伝熱材料で形成されており、この銅は任意選択として、アレイが動作する温度の考え得る範囲である高温、特に、およそ300℃で頻発する銅イオンの拡散を低減するように構成された層で被覆されている。任意選択として、この層は、銀で構成されている。いくつかの実施形態において、銀被覆気化要素および/または気化要素が搭載されたプレートの表面は、生体適合性層(たとえば、金および/またはロジウムの層)で被覆されている。 In some embodiments, the middle and / or outer layer of the vaporizing element is configured to maintain the state of the inner layer. In some embodiments, the inner layer of the vaporization element is formed of a heat transfer material such as copper, which is optionally high temperature, in particular approximately 300, which is a possible range of temperatures at which the array operates. It is coated with a layer configured to reduce the diffusion of copper ions that occurs frequently at ° C. Optionally, this layer is composed of silver. In some embodiments, the silver-coated vaporization element and / or the surface of the plate on which the vaporization element is mounted is coated with a biocompatible layer (eg, a gold and / or rhodium layer).
任意選択として、金層は、金の相対的に低いIR放射率特性のため、組織の表面へのIR放射を低減する。 Optionally, the gold layer reduces IR radiation to the surface of the tissue due to the relatively low IR emissivity properties of gold.
いくつかの実施形態において、銅または窒化アルミニウム(ALN)等の伝熱材料は、セラミックまたはガラスで被覆されることにより、たとえば気化要素を機械的に保護している。セラミックまたはガラス被膜は、高い動作温度(たとえば、およそ400℃)に耐えるように構成されている。 In some embodiments, a heat transfer material such as copper or aluminum nitride (ALN) is coated with ceramic or glass, for example, to mechanically protect the vaporizing element. The ceramic or glass coating is configured to withstand high operating temperatures (eg, approximately 400 ° C.).
いくつかの実施形態においては、多層構造が高温に耐えるので、アレイは、自己洗浄および/または自己殺菌するように構成されている。いくつかの実施形態において、自己殺菌は、気化要素を500℃超の温度まで加熱することによって実現される。任意選択として、気化要素に付着した組織粒子および/または炭化粒子は、たとえば残留炭素をCO2に変換する酸化の結果として、自己殺菌プロセスにより除去される。 In some embodiments, the array is configured to self-clean and / or self-sterilize because the multilayer structure withstands high temperatures. In some embodiments, self-disinfection is achieved by heating the vaporizing element to a temperature greater than 500 ° C. Optionally, the tissue particles and / or carbide particles adhering to the vaporization element, for example as a result of the oxidation of converting the residual carbon in CO 2, are removed by a self-sterilization process.
いくつかの実施形態の一態様は、気化要素のアレイの周期的な移動プロファイルに関する。いくつかの実施形態において、移動プロファイルには、組織における気化要素の滞在継続時間を短くするのに十分高い速度まで気化要素のアレイを加速させることを含む。いくつかの実施形態において、移動プロファイルには、繰り返し処置間に組織から気化要素の先端を上昇させて、組織と気化要素の先端との間に閉じ込められた蒸気を解放することを含む。いくつかの実施形態において、周期的な移動プロファイルには、処置間の組織の移動を防止するのに十分短い繰り返し処置間の時間間隔を設定することを含む。任意選択として、組織の領域の繰り返し気化によって、より深いクレータを生成可能である。いくつかの実施形態においては、カムシャフト機構を利用することにより、アレイを周期的な移動プロファイルで動作させる。任意選択として、カムシャフト・アセンブリは、回転モータと、車輪と、気化アレイの直線運動を生じさせるレバーとを具備する。 One aspect of some embodiments relates to a periodic movement profile of an array of vaporization elements. In some embodiments, the migration profile includes accelerating the array of vaporization elements to a rate high enough to reduce the residence time of the vaporization elements in the tissue. In some embodiments, the transfer profile includes raising the tip of the vaporizing element from the tissue between repeated procedures to release vapor confined between the tissue and the tip of the vaporizing element. In some embodiments, the periodic movement profile includes setting a time interval between repeated treatments that is sufficiently short to prevent tissue movement between treatments. Optionally, deeper craters can be generated by repeated vaporization of regions of tissue. In some embodiments, the array is operated with a periodic motion profile by utilizing a camshaft mechanism. Optionally, the camshaft assembly comprises a rotary motor, wheels, and levers that cause linear movement of the vaporization array.
いくつかの実施形態において、アレイの気化要素は、一体的に移動する。あるいは、1つまたは複数の気化要素が他の要素とは独立に移動する。 In some embodiments, the vaporizing elements of the array move together. Alternatively, one or more vaporization elements move independently of the other elements.
いくつかの実施形態において、アレイは、水平方向に移動可能である。 In some embodiments, the array is movable in the horizontal direction.
任意選択として、アレイを垂直および水平に移動させることにより、アレイの穿通深さが低減され得る。いくつかの実施形態において、水平移動は、組織に形成されたクレータの幅の拡大をもたらす。 Optionally, the depth of penetration of the array can be reduced by moving the array vertically and horizontally. In some embodiments, the horizontal movement results in an increase in the width of the crater formed in the tissue.
いくつかの実施形態の一態様は、RF発生器に接続された気化アレイに関する。任意選択として、アレイの気化要素は、RFエネルギーを組織に伝送するように構成されている。これに加えて、または代替として、たとえば気化要素が搭載された同じプレートに取り付けられた異なるRF電極を使用する。 One aspect of some embodiments relates to a vaporization array connected to an RF generator. Optionally, the vaporizing elements of the array are configured to transmit RF energy to the tissue. In addition or alternatively, for example, different RF electrodes attached to the same plate on which the vaporizing element is mounted are used.
いくつかの実施形態において、気化要素は、組織の薄層(たとえば、組織の最上面に対する最大深さ20μmのクレータ)を気化させるように構成された薄い箔として成形されている。 In some embodiments, the vaporizing element is shaped as a thin foil configured to vaporize a thin layer of tissue (eg, a crater with a maximum depth of 20 μm relative to the top surface of the tissue).
いくつかの実施形態においては、細長狭隘クレータの損傷パターンが組織に生じる。任意選択として、細長狭隘クレータのパターンは、ワイヤとして成形された1つまたは複数の気化要素を用いることにより得られる。いくつかの実施形態においては、組織の表面を転がって細長狭隘クレータの損傷パターンを形成するように構成された複数のワイヤが装置に組み付けられている。 In some embodiments, an elongated narrow crater damage pattern occurs in the tissue. Optionally, an elongated narrow crater pattern is obtained by using one or more vaporizing elements formed as wires. In some embodiments, a plurality of wires configured to roll across the surface of the tissue to form an elongated narrow crater damage pattern is assembled to the device.
いくつかの実施形態において、気化アレイおよび/または単一の気化要素は、手持ち装置に組み込まれている。任意選択として、手持ち装置は、処置温度プロファイル、組織中の気化要素の穿通深さ、気化要素の運動プロファイル、組織における要素の滞在継続時間、繰り返し処置パルス間の時間間隔等、組織の気化および/または組織への損傷の制限に関連するパラメータを制御する制御ユニットを備える。 In some embodiments, a vaporization array and / or a single vaporization element is incorporated into a handheld device. Optionally, the hand-held device can be used for tissue vaporization and / or the treatment temperature profile, the penetration depth of the vaporization element in the tissue, the movement profile of the vaporization element, the residence time of the element in the tissue, the time interval between repeated treatment pulses, etc. Or a control unit for controlling parameters associated with limiting damage to the tissue.
いくつかの実施形態の一態様は、1つまたは複数の圧電トランスデューサを備えた気化アレイ・アセンブリに関する。いくつかの実施形態において、トランスデューサは、アレイに対して機械的に結合され、組織および/または加熱要素に向かってアレイを移動させ、電気的作動に応じて変形するように構成されている。任意選択として、トランスデューサは、たとえば処置する組織からのアレイの距離のインジケーションに従って、制御装置により作動される。 An aspect of some embodiments relates to a vaporization array assembly that includes one or more piezoelectric transducers. In some embodiments, the transducer is mechanically coupled to the array and is configured to move the array toward tissue and / or heating elements and deform in response to electrical actuation. Optionally, the transducer is actuated by the controller according to, for example, an indication of the array distance from the tissue to be treated.
本発明の少なくとも1つの実施形態を詳しく説明する前に、以下の記述、図面、および/または実施例に示す構成要素および/または方法の構成詳細および配置に本発明の用途が必ずしも限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態も可能であるし、さまざまに具現化または実行することも可能である。 Before describing at least one embodiment of the present invention in detail, it is understood that the application of the present invention is not necessarily limited to the structural details and arrangement of the components and / or methods shown in the following description, drawings, and / or examples. I want you to understand. The invention is capable of other embodiments or of being variously embodied or carried out.
本発明の少なくとも1つの実施形態を詳しく説明する前に、以下の記述または実施例による例示に示す詳細に本発明の用途が必ずしも限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態も可能であるし、さまざまに具現化または実行することも可能である。 Before describing at least one embodiment of the present invention in detail, it is to be understood that the application of the present invention is not necessarily limited to the details set forth in the following description or examples by way of example. The invention is capable of other embodiments or of being variously embodied or carried out.
気化要素のアレイ
ここで図面を参照して、図1Aおよび図1Bはそれぞれ、本発明のいくつかの実施形態に係る、気化要素のアレイの側面図および前面図である。
Array of Vaporization Elements Referring now to the drawings, FIGS. 1A and 1B are side and front views, respectively, of an array of vaporization elements, according to some embodiments of the present invention.
いくつかの実施形態において、アレイ101は、円錐状ロッド103および/または円錐状ロッド105等の少なくとも1つの気化要素を備える。いくつかの実施形態において、気化要素は、短時間に大量の熱を供給して組織111の少なくとも一部を気化させるように構成されている。いくつかの実施形態においては、穴、溝、窪み、および/またはクレータが組織111に生じる。 In some embodiments, the array 101 comprises at least one vaporizing element, such as a conical rod 103 and / or a conical rod 105. In some embodiments, the vaporizing element is configured to supply a large amount of heat in a short period of time to vaporize at least a portion of the tissue 111. In some embodiments, holes, grooves, depressions, and / or craters occur in tissue 111.
気化させない組織を破壊することなく組織を気化させるため、本発明は、そのいくつかの実施形態において、組織の局所領域への高温での熱の印加を教示している。いくつかの実施形態において、この温度は、組織を急速に気化させるのに十分高い温度、すなわち、組織の主要な構成物質である水の沸点であるおよそ100℃とする。この温度は、たとえば200〜600℃の範囲(たとえば、300、400、450、または500℃)等、約200℃よりも高いのが好ましい。 In order to vaporize tissue without destroying the tissue that does not evaporate, the present invention, in some embodiments, teaches the application of high temperature heat to a localized region of tissue. In some embodiments, this temperature is high enough to rapidly vaporize the tissue, ie, about 100 ° C., which is the boiling point of water, the main constituent of the tissue. This temperature is preferably higher than about 200 ° C., such as in the range of 200-600 ° C. (eg, 300, 400, 450, or 500 ° C.).
いくつかの実施形態においては、高温プロファイルによって、気化組織の出血が抑えられる。いくつかの実施形態においては、高温プロファイルによって、境界が明確なクレータが形成されるとともに、副次的な損傷が抑えられる。たとえば、形成クレータを囲む損傷は、クレータの外縁から10μm未満、5μm未満、1μm未満、これらの中間、以上、または以下の程度に制限可能である。 In some embodiments, the high temperature profile reduces vaporized tissue bleeding. In some embodiments, the high temperature profile creates a well-defined crater and reduces side damage. For example, the damage surrounding the formed crater can be limited to less than 10 μm, less than 5 μm, less than 1 μm, intermediate, above or below from the outer edge of the crater.
いくつかの実施形態において、気化要素の熱容量は、組織に隣接する気化要素の先端107等の先端が、当該先端に隣接する組織113を気化させるのに十分な熱量を含むものとする。組織の気化に必要な熱量は、気化対象の体積によって決まる。気化対象の体積は、先端の断面に気化対象の深さを乗じたものに略等しい。鋭いピラミッド状の先端の場合、気化体積は、上記乗算の1/3であり、同じ幅および同じエネルギーでより深いクレータを気化させることができる。 In some embodiments, the heat capacity of the vaporizing element includes a quantity of heat sufficient for a tip, such as the tip 107 of the vaporizing element adjacent to the tissue, to vaporize the tissue 113 adjacent to the tip. The amount of heat required for tissue vaporization is determined by the volume to be vaporized. The volume of the vaporization target is approximately equal to the tip cross-section multiplied by the depth of the vaporization target. In the case of a sharp pyramidal tip, the vaporization volume is 1/3 of the above multiplication, allowing deeper craters to vaporize with the same width and the same energy.
いくつかの実施形態において、要素103、105等の気化要素は、プレート115に接合されている(たとえば、プレート115に対して、溶接、接着接合、ならびに/またはピンもしくはネジ等を用いた機械的接合がなされている)。 In some embodiments, vaporizing elements such as elements 103, 105 are joined to plate 115 (eg, welded, adhesively joined to plate 115 and / or mechanical using pins or screws, etc.). Have been joined).
いくつかの実施形態において、プレート115は、加熱要素117に結合されている。いくつかの実施形態において、加熱要素は、高温箔、電気加熱ワイヤ、光学的熱源、金属加熱要素、および/または200〜600℃の範囲の温度まで気化要素を加熱するのに適したその他任意の加熱要素である。いくつかの実施形態において、加熱要素117(たとえば、箔)は、電気抵抗119によって加熱される。 In some embodiments, the plate 115 is coupled to the heating element 117. In some embodiments, the heating element is a high temperature foil, an electric heating wire, an optical heat source, a metal heating element, and / or any other suitable for heating the vaporization element to a temperature in the range of 200-600 ° C. Heating element. In some embodiments, the heating element 117 (eg, foil) is heated by electrical resistance 119.
いくつかの実施形態において、気化装置は、単一の気化要素を備える。あるいは、気化装置は、たとえば2〜20個の気化要素(たとえば、8つの要素、10個の要素、16個の要素、任意の中間数、多数、または少数の要素)等の気化要素のアレイを備える。 In some embodiments, the vaporizer comprises a single vaporization element. Alternatively, the vaporizer may have an array of vaporization elements such as, for example, 2 to 20 vaporization elements (eg, 8 elements, 10 elements, 16 elements, any intermediate number, many, or few elements). Prepare.
また、さまざまな気化要素が異なる形状を有していてもよい。たとえば、気化要素は、円錐プロファイル、円形プロファイル、矩形プロファイル、ピラミッド状プロファイル、台形プロファイル、またはその他任意の形状を有していてもよい。この図は、たとえば円錐プロファイルを有する103および105等の気化要素を示している。任意選択として、単一のアレイがさまざまな形状の要素を備える。 Moreover, various vaporization elements may have different shapes. For example, the vaporizing element may have a conical profile, a circular profile, a rectangular profile, a pyramidal profile, a trapezoidal profile, or any other shape. This figure shows vaporizing elements such as 103 and 105 having a conical profile, for example. Optionally, a single array comprises elements of various shapes.
いくつかの実施形態において、気化要素の少なくとも一部は、たとえば組織と接触するように構成された先端表面領域であり、組織へのさらなる穿通が防止された別の気化要素の先端表面領域よりも大きな、先端表面領域を有することによって、他の気化要素の過剰な穿通を防止するように構成されている。たとえば、(図1Bにおいて109が指す)気化要素103の先端表面は、たとえば20%、50%、75%、90%、これらの中間、以上、または以下の百分率だけ、(図1Bにおいて107が指す)気化要素105の先端表面領域よりも大きい。任意選択として、たとえば要素103の先端表面領域のサイズは、たとえば要素105の所望の穿通深さによって決まる。任意選択として、先端表面が大きくなると、組織の表面により印加される抵抗が大きくなるため、要素の少なくとも一部の追加の穿通が防止される。 In some embodiments, at least a portion of the vaporizing element is, for example, a tip surface region configured to contact tissue and more than a tip surface region of another vaporizing element that is prevented from further penetration into the tissue. Having a large tip surface area is configured to prevent excessive penetration of other vaporizing elements. For example, the tip surface of the vaporizing element 103 (indicated by 109 in FIG. 1B) is, for example, 20%, 50%, 75%, 90%, a percentage in the middle, above or below (107 in FIG. 1B). ) It is larger than the tip surface area of the vaporizing element 105. Optionally, for example, the size of the tip surface area of element 103 depends on, for example, the desired penetration depth of element 105. Optionally, the larger tip surface increases the resistance applied by the tissue surface, thereby preventing additional penetration of at least a portion of the element.
いくつかの実施形態において、要素105等の気化要素は、組織に進入するように構成された鋭い先端107を備える。あるいは、要素103等の気化要素は、先端109等の鈍い切頂型の先端を備える。いくつかの実施形態において、切頂型の要素103は、組織の表面に隣接するように構成されている。これに加えて、または代替として、切頂型の要素103は、組織の表面を押圧するように構成されている。これに加えて、または代替として、切頂型の要素は、たとえば要素105により形成されたクレータよりも浅いクレータを形成するように構成されている。 In some embodiments, a vaporizing element, such as element 105, comprises a sharp tip 107 configured to enter tissue. Alternatively, the vaporizing element such as element 103 comprises a blunt truncated tip such as tip 109. In some embodiments, the truncated element 103 is configured to be adjacent to the surface of the tissue. In addition or alternatively, the truncated element 103 is configured to press against the surface of the tissue. In addition, or alternatively, the truncated element is configured to form a crater that is shallower than the crater formed by, for example, element 105.
いくつかの実施形態において、アレイ101は、先鋭な要素および切頂型の要素の組み合わせを含む。任意選択として、切頂型の要素103等の気化要素は、先鋭な要素107等の要素の組織深層への過剰な穿通を防止する。任意選択として、先鋭な要素および切頂型の要素の組み合わせは、組織(たとえば、皮膚)上への導入時のアレイの動きを制限することにより、固有の安全機構を提供する。いくつかの実施形態において、組織に形成されたクレータの寸法は、予測可能である。たとえば、先鋭な気化要素105(長さL2)と切頂型の気化要素103(長さL1)との間の長さの差によって、最大深さを決定可能である。 In some embodiments, the array 101 includes a combination of sharp and truncated elements. Optionally, a vaporizing element such as a truncated element 103 prevents excessive penetration of an element such as a sharp element 107 into the deep tissue. Optionally, the combination of sharp and truncated elements provides a unique safety mechanism by limiting the movement of the array upon introduction onto tissue (eg, skin). In some embodiments, the size of the crater formed in the tissue is predictable. For example, the maximum depth can be determined by the difference in length between the sharp vaporization element 105 (length L2) and the truncated vaporization element 103 (length L1).
いくつかの実施形態において、アレイ101は、さまざまな長さの気化要素の組み合わせを含む。任意選択として、異なる長さの要素を用いた場合には、異なる深さのクレータが形成される。たとえば、この図に示すように、長さL1の要素103は、長さL2の要素105よりも短い。いくつかの実施形態において、気化要素の長さは、1〜10mmの範囲である。 In some embodiments, the array 101 includes a combination of vaporizing elements of various lengths. Optionally, craters of different depths are formed when elements of different lengths are used. For example, as shown in this figure, the element 103 of length L1 is shorter than the element 105 of length L2. In some embodiments, the length of the vaporizing element ranges from 1-10 mm.
いくつかの実施形態において、気化要素は、気化段階において、組織中に50μm〜500μm前進する。 In some embodiments, the vaporizing element is advanced 50 μm to 500 μm into the tissue during the vaporization stage.
いくつかの実施形態において、アレイ101は、さまざまな幾何学的プロファイルおよび/または断面積の気化要素の組み合わせを含む。任意選択として、気化要素の寸法と任意選択的に適合するさまざまな断面積、さまざまな体積、および/またはさまざまな幾何学的プロファイルのクレータが形成される。 In some embodiments, the array 101 includes a combination of vaporizing elements of various geometric profiles and / or cross-sectional areas. Optionally, craters of different cross-sectional areas, different volumes, and / or different geometric profiles are formed that optionally match the dimensions of the vaporizing element.
いくつかの実施形態において、アレイ101の構成は、たとえば所定の距離でのクレータの形成等、特定の損傷パターンを生じさせるように決定される。たとえば、図1Bに示すように、気化要素の先端間の距離(L3等)は、中心間の距離が同様にL3であるクレータを形成するように決定される。いくつかの実施形態において、気化要素の隣接する先端間(遠位端表面間および/または先端と遠位端表面との間)の距離L3は、0.5mm〜1.5mmの範囲である。 In some embodiments, the configuration of the array 101 is determined to produce a specific damage pattern, such as the formation of craters at a predetermined distance. For example, as shown in FIG. 1B, the distance between the tips of the vaporizing elements (such as L3) is determined so as to form a crater whose distance between the centers is also L3. In some embodiments, the distance L3 between adjacent tips of the vaporization element (between the distal end surfaces and / or between the tip and the distal end surface) ranges from 0.5 mm to 1.5 mm.
いくつかの実施形態において、アレイの構成は、組織中にクレータの特定の空間分布を形成するように与えられる。一例において、気化アレイ構成は、2〜100クレータ/cm2の空間分布でクレータを形成するように与えることができる。いくつかの実施形態において、アレイ101の気化要素の構成は、浅い窪みに囲まれた深いクレータおよび/またはその他任意の損傷パターンを形成するように与えられる。 In some embodiments, the configuration of the array is provided to form a specific spatial distribution of craters in the tissue. In one example, the vaporization array configuration can be provided to form craters with a spatial distribution of 2-100 craters / cm 2 . In some embodiments, the configuration of the vaporizing elements of the array 101 is provided to form a deep crater and / or any other damage pattern surrounded by a shallow depression.
いくつかの実施形態において、組織の外部表面から測定したクレータ深さは、たとえば1〜200μmの範囲である。いくつかの実施形態において、クレータ深さは、気化要素の穿通深さと同一である。熱が要素から組織中に拡散して、気化要素よりも前に組織を気化させることがあるため、場合によっては、クレータ深さが気化要素の穿通深さと必ずしも同一ではないことに留意するものとする。 In some embodiments, the crater depth measured from the outer surface of the tissue is in the range of, for example, 1-200 μm. In some embodiments, the crater depth is the same as the penetration depth of the vaporizing element. Note that in some cases the crater depth is not necessarily the same as the penetration depth of the vaporizing element because heat can diffuse from the element into the tissue and vaporize the tissue before the vaporizing element. To do.
いくつかの実施形態において、気化要素は、プレート115を介して加熱要素117により加熱される。いくつかの実施形態においては、プレート115と加熱要素117との間の結合によって、加熱要素117からプレート115への高速伝熱が可能となる。 In some embodiments, the vaporizing element is heated by the heating element 117 via the plate 115. In some embodiments, the coupling between the plate 115 and the heating element 117 allows for high-speed heat transfer from the heating element 117 to the plate 115.
任意選択として、プレート115および/または加熱要素117の互いに対向する表面は、両者間の間隙が最小となって伝熱速度が高くなるように平らである。たとえば、プレートの表面および/または加熱要素の表面は、これら表面間の接触面積を大きくするため、たとえば1cm2の領域上での計算として、30μm未満の高さ公差で構成されている。 Optionally, the opposing surfaces of plate 115 and / or heating element 117 are flat so that the gap between them is minimized and the heat transfer rate is increased. For example, the surface of the plate and / or the surface of the heating element is configured with a height tolerance of less than 30 μm, for example as calculated on a 1 cm 2 area, in order to increase the contact area between these surfaces.
任意選択として、伝熱速度は、1秒当たり1回の処置を行う(すなわち、処置組織に対してアレイを1回適用する)速度を与えるのに十分である。たとえば、加熱要素117とプレート115との間の伝熱速度は、少なくとも1ジュール/秒である。いくつかの実施形態において、1つまたは複数の加熱要素117は、気化要素による組織の気化に適した加熱手順で動作可能である。任意選択として、1つまたは複数の加熱要素からの伝熱速度は、相対的に短い時間で気化要素が組織を効果的に加熱するのに十分な高さである。 Optionally, the heat transfer rate is sufficient to provide a rate of performing one treatment per second (ie, applying the array once to the treated tissue). For example, the heat transfer rate between the heating element 117 and the plate 115 is at least 1 Joule / second. In some embodiments, the one or more heating elements 117 are operable with a heating procedure suitable for vaporizing tissue with the vaporizing element. Optionally, the heat transfer rate from the one or more heating elements is high enough for the vaporizing element to effectively heat the tissue in a relatively short time.
いくつかの実施形態において、プレートと気化要素とのアセンブリおよび/またはその一部のみ(気化要素の先端等)は、1sec未満で約500℃まで加熱される。 In some embodiments, the plate and vaporization element assembly and / or only a portion thereof (such as the vaporization element tip) is heated to about 500 ° C. in less than 1 sec.
非限定的な一例として、100ミクロン×100ミクロンの領域を100ミクロンの深さまで気化させるには、約3,000ジュール/cm3という水の気化エネルギーに基づいて、約3ミリジュールの熱が必要である。なお、組織の熱パラメータが水の熱パラメータと酷似しているため、組織の気化に必要な熱は実質的に、水の気化に必要な熱に近い。 As a non-limiting example, vaporizing a 100 micron x 100 micron region to a depth of 100 microns requires about 3 millijoules of heat based on the vaporization energy of water of about 3,000 joules / cm3. is there. In addition, since the thermal parameter of the tissue is very similar to the thermal parameter of water, the heat necessary for vaporizing the tissue is substantially close to the heat necessary for vaporizing water.
熱を組織に供給するため、気化要素の熱緩和時間は、熱が気化要素の先端の表面まで高速に達し得るようにするものとする。なお、熱緩和時間は、数ある因子の中でも、熱伝導率、熱容量、および気化要素の長さ等の幾何学的寸法によって決まる。 In order to supply heat to the tissue, the thermal relaxation time of the vaporizing element shall allow heat to reach the surface at the tip of the vaporizing element at high speed. The thermal relaxation time is determined by geometric dimensions such as thermal conductivity, heat capacity, and vaporizing element length, among other factors.
熱の供給は、拡散する熱が多過ぎることのないように隣接する組織を気化させるのに十分高速であるものとする。すなわち、熱緩和時間は、許容または計画壊死深さを組織に生じさせる熱緩和時間よりも実質的に短い。概算として、熱緩和時間は、水の熱緩和時間よりも実質的に短いものとする。 The supply of heat should be fast enough to vaporize adjacent tissue so that too much heat is diffusing. That is, the thermal relaxation time is substantially shorter than the thermal relaxation time that causes the tissue to have an acceptable or planned depth of necrosis. As an approximation, the thermal relaxation time is substantially shorter than the thermal relaxation time of water.
いくつかの実施形態において、気化要素(あるいは、気化要素のアレイ)は、非常に短い限られた時間にわたって、組織上に「フリック」される。このフリッキングによって、気化要素が短時間だけ組織に隣接(任意選択として、接触)するため、組織中への熱伝導の時間が制限されるとともに、副次的な損傷が許容レベルに制限される。 In some embodiments, the vaporization element (or array of vaporization elements) is “flicked” onto the tissue for a very short, limited time. This flicking causes the vaporizing element to be adjacent (optionally in contact) with the tissue for a short time, thereby limiting the time for heat conduction into the tissue and limiting collateral damage to an acceptable level.
いくつかの実施形態において、気化要素は、組織に隣接している限りは組織に熱を与えるものと考えられる。いくつかの実施形態において、気化要素は、クレータの容積内にある限りは組織に熱を与えるものと考えられる。 In some embodiments, the vaporizing element is considered to provide heat to the tissue as long as it is adjacent to the tissue. In some embodiments, the vaporizing element is considered to provide heat to the tissue as long as it is within the volume of the crater.
熱を組織に高速供給するため、気化要素は、高速伝熱を可能とする少なくとも1つの材料を含む。いくつかの実施形態において、気化要素は、伝熱係数が80ワット/ケルビン度/メートルよりも大きい材料を含む。いくつかの実施形態において、気化要素は、比熱容量が0.3キロジュール/キログラム/ケルビン度よりも大きい材料を含む。いくつかの実施形態において、気化要素は、熱伝導率が銅の熱伝導率以上の材料を含む。いくつかの実施形態において、気化要素は、比熱容量が銅の比熱容量以上の材料を含む。一部の金属等の一部の材料(非限定的な一例としての銅)は、上記のような高速熱流を可能とする高い熱伝導率を有する。いくつかの実施形態において、気化要素は、伝熱係数がステンレス鋼の伝熱係数以上の材料を含む。 In order to rapidly supply heat to the tissue, the vaporizing element includes at least one material that allows for rapid heat transfer. In some embodiments, the vaporizing element comprises a material having a heat transfer coefficient greater than 80 Watts / Kelvin Degree / meter. In some embodiments, the vaporizing element comprises a material having a specific heat capacity greater than 0.3 kilojoules / kilogram / Kelvin degrees. In some embodiments, the vaporizing element comprises a material having a thermal conductivity that is greater than or equal to that of copper. In some embodiments, the vaporizing element comprises a material having a specific heat capacity greater than or equal to that of copper. Some materials, such as some metals (copper as a non-limiting example), have a high thermal conductivity that allows for fast heat flow as described above. In some embodiments, the vaporizing element comprises a material having a heat transfer coefficient greater than or equal to that of stainless steel.
いくつかの実施形態において、たとえば非常に浅いクレータの作成が好都合な場合、気化要素は、熱伝導率がガラスの熱伝導率以下の材料を含んでいてもよい。 In some embodiments, for example where it is convenient to create a very shallow crater, the vaporizing element may comprise a material whose thermal conductivity is less than or equal to that of glass.
いくつかの実施形態においては、たとえば単一のアレイにおいて、異なる材料の気化要素が一体的に組み合わされる。たとえば、アレイの気化要素の一部が銅で構成され、アレイの気化要素の第2の部分がステンレス鋼で構成されている。任意選択として、これら材料の伝熱特性の違いのため、さまざまな深さのクレータを組織に形成することができる。たとえば、ステンレス鋼で構成され、熱伝導率が銅のおよそ1/30である要素は、銅の要素よりも浅いクレータを形成するようにしてもよい。たとえば単一のアレイにおいて、異なる材料の気化要素を組み合わせることにより、潜在的な利点として、処置の「侵襲性」の修正が挙げられる。 In some embodiments, vaporization elements of different materials are combined together, for example in a single array. For example, a portion of the array vaporizing element is composed of copper and the second portion of the array vaporizing element is composed of stainless steel. Optionally, craters of varying depths can be formed in the tissue due to differences in the heat transfer characteristics of these materials. For example, an element made of stainless steel and having a thermal conductivity approximately 1/30 that of copper may form a shallower crater than a copper element. For example, by combining vaporizing elements of different materials in a single array, a potential advantage is the “invasive” modification of the procedure.
いくつかの実施形態において、気化要素を組織に適用した場合、当該組織は伸張する。任意選択として、PCT公開第WO2011/013118号に詳しく開示されている通り、伸張によって組織との均一な接触が確保される。 In some embodiments, when a vaporizing element is applied to tissue, the tissue stretches. Optionally, as disclosed in detail in PCT Publication No. WO2011 / 013118, stretching ensures uniform contact with the tissue.
いくつかの実施形態においては、たとえば皮膚の皺および/もしくは瘢痕の処置、スキン・リサーフェシングもしくはスキン・リジュビネーション、爪組織の処置、ならびに/または口腔、鼻腔、もしくは耳腔の処置、鼓膜の処置、声帯の処置、呼吸器系組織、食道組織、膣組織、腹部組織の処置等の他の組織の処置といった美的用途等のさまざまな状態の処置のため、気化要素が組織に適用される。 In some embodiments, for example, treatment of skin wrinkles and / or scars, skin resurfacing or skin rejuvenation, nail tissue treatment, and / or oral, nasal or ear cavity treatment, tympanic membrane treatment Vaporization elements are applied to the tissue for treatment of various conditions, such as aesthetic applications such as treatment of vocal cords, respiratory tissue, esophageal tissue, vaginal tissue, treatment of other tissues such as abdominal tissue.
気化要素のアレイのさまざまな構成
図2A〜図2Dは、本発明のいくつかの実施形態に係る、さまざまなアレイ構成を示している。
Various configurations of the array of vaporization elements FIGS. 2A-2D illustrate various array configurations, according to some embodiments of the present invention.
図2Aは、ロッド201および203等の円筒状ロッドとして成形された気化要素を備えたアレイの側面図であり、図2Bは前面図である。いくつかの実施形態において、ロッドの少なくとも一部は、他のロッドよりも短い。たとえば、ロッド201は、ロッド203よりも短い。いくつかの実施形態において、ロッドは、クレータ209およびより深いクレータ207等、さまざまな深さのクレータを形成する。 FIG. 2A is a side view of an array with vaporizing elements formed as cylindrical rods such as rods 201 and 203, and FIG. 2B is a front view. In some embodiments, at least some of the rods are shorter than other rods. For example, the rod 201 is shorter than the rod 203. In some embodiments, the rods form craters of varying depth, such as crater 209 and deeper crater 207.
いくつかの実施形態において、ロッドの寸法は、処置の種類によって決まる。スキン・リサーフェシング等のいくつかの実施態様の場合は、たとえば直径Dが200〜300μmでロッド間の距離Sが700〜800μmの4×5個のロッドを備えた図2Bに示すアレイ等のアレイが用いられるようになっていてもよい。任意選択として、この場合、ロッド長Lは、0.7〜1.5mmの範囲であってもよく、たとえば201等の短いロッドの場合が1mm、203等の長いロッドの場合が1.2mmである。別の例において、長いロッドと短いロッドとの差は、たとえば50〜300μm(100μm、200μm等)の範囲であってもよい。 In some embodiments, the dimensions of the rod depend on the type of treatment. In some embodiments, such as skin resurfacing, an array such as the array shown in FIG. 2B with 4 × 5 rods having a diameter D of 200-300 μm and a distance S between the rods of 700-800 μm, for example, It may be used. Optionally, in this case, the rod length L may be in the range of 0.7 to 1.5 mm, for example 1 mm for a short rod such as 201, 1.2 mm for a long rod such as 203, etc. is there. In another example, the difference between a long rod and a short rod may be in the range of 50-300 μm (100 μm, 200 μm, etc.), for example.
図2Cは、ピラミッド211として成形された気化要素を備えたアレイの側面図であり、図2Dは前面図である。いくつかの実施形態においては、たとえばこの図に示すように、気化ピラミッドが等しくサイズ指定されている。あるいは、気化要素は、たとえば異なる長さ等、サイズが異なっていてもよい。 FIG. 2C is a side view of an array with vaporizing elements shaped as pyramids 211 and FIG. 2D is a front view. In some embodiments, the vaporization pyramids are equally sized, for example as shown in this figure. Alternatively, the vaporizing elements may be different in size, eg different lengths.
いくつかの実施形態において、気化要素の寸法は、気化要素を高温に加熱した結果として生じる可能性がある要素の曲げを防止するように規定されている。気化要素は、たとえば気化要素を構成する金属の軟化(銅の軟化等)の結果として、徐々に曲がる可能性がある。任意選択として、気化要素を加熱し、冷却し、再び加熱する複数の処置の結果として曲げが生じる。 In some embodiments, the dimensions of the vaporizing element are defined to prevent bending of the element that may result from heating the vaporizing element to a high temperature. The vaporizing element may bend gradually as a result of, for example, softening of the metal constituting the vaporizing element (such as softening of copper). Optionally, bending occurs as a result of multiple treatments in which the vaporizing element is heated, cooled and heated again.
任意選択として、曲げは、気化要素(または、要素のアレイ)と組織との間に形成された角度の影響を受ける。組織と気化要素との間に約90°の角度が形成されるように気化要素を組織に垂直に位置決めすることによって、気化要素の曲げを抑えることができる。任意選択として、経時的な曲げは、気化要素の遠位端の変位の原因となり、クレータが間違った位置に形成される可能性がある。たとえば、繰り返し処置が適用されるとき、気化要素は、過去に接触したのと同じ組織領域に接触しないことがあり、クレータ間の健常組織の領域が損傷を受けることがある。 Optionally, bending is affected by the angle formed between the vaporizing element (or array of elements) and the tissue. By positioning the vaporizing element perpendicular to the tissue such that an angle of about 90 ° is formed between the tissue and the vaporizing element, bending of the vaporizing element can be suppressed. Optionally, bending over time can cause displacement of the distal end of the vaporizing element and the crater can be formed in the wrong position. For example, when repeated treatments are applied, the vaporizing element may not contact the same tissue region that it has contacted in the past, and the region of healthy tissue between the craters may be damaged.
いくつかの実施形態においては、気化要素の長さと底幅との比が曲げに影響することが分かっている。本発明者らは、たとえば400℃の動作温度まで加熱される銅要素の場合、気化要素の長さと底幅との比は、1:1〜1:5の範囲にすべきと結論付けている。曲げ現象を考慮したピラミッド形状要素の潜在的な利点として、相対的に長い本体(たとえば、高さ1.2mm)を備えた相対的に鋭い先端(たとえば、遠位表面において幅150〜200μm)を使用可能である。 In some embodiments, it has been found that the ratio of the vaporization element length to the bottom width affects bending. The inventors conclude that for a copper element that is heated to an operating temperature of, for example, 400 ° C., the ratio of vaporizer element length to bottom width should be in the range of 1: 1 to 1: 5. . A potential advantage of the pyramid-shaped element taking into account bending phenomena is a relatively sharp tip (eg 150-200 μm wide at the distal surface) with a relatively long body (eg 1.2 mm height). It can be used.
本発明者らが行った実験においては、底幅500μmの5mm長ロッド(すなわち、比が1:10)を400℃まで加熱して、組織の1×1cm2の領域を20回処置した。動作の最後に、多少の曲げがロッドに確認された。 In experiments conducted by the inventors, a 5 mm long rod with a bottom width of 500 μm (ie, a ratio of 1:10) was heated to 400 ° C. to treat a 1 × 1 cm 2 area of tissue 20 times. At the end of the operation, some bending was observed on the rod.
一方、長さが1.23mmで底幅が1.25mmのロッドでは、曲げが一切見られなかった。 On the other hand, no bending was observed with the rod having a length of 1.23 mm and a bottom width of 1.25 mm.
別の例において、底幅が1.25mm、長さ(高さ)が1.25mm、遠位端の表面における幅が200ミクロンの銅のピラミッド状要素についても、曲げが同様に見られなかった。 In another example, bending was similarly not seen for copper pyramidal elements with a bottom width of 1.25 mm, a length (height) of 1.25 mm, and a width at the distal end surface of 200 microns. .
気化要素のアレイを用いて組織を気化させるシステム
図3は、本発明のいくつかの実施形態に係る、気化要素または気化要素のアレイを用いた組織気化システムのブロック図である。
System for Evaporating Tissue Using an Array of Vaporization Elements FIG. 3 is a block diagram of a tissue vaporization system using a vaporization element or an array of vaporization elements, according to some embodiments of the present invention.
いくつかの実施形態において、気化要素のアレイ301は、加熱要素303に結合されている。任意選択として、加熱要素303は、平面状の構成(たとえば、箔)を有する。任意選択として、加熱要素303は、円筒状の構成および/またはその他任意の形状を有する。 In some embodiments, the vaporization element array 301 is coupled to a heating element 303. Optionally, the heating element 303 has a planar configuration (eg, foil). Optionally, the heating element 303 has a cylindrical configuration and / or any other shape.
任意選択として、加熱要素303は、電気抵抗305ならびに/または光学的熱源、超音波源、もしくは発熱化学反応等のその他任意の手段によって加熱される。 Optionally, heating element 303 is heated by electrical resistance 305 and / or any other means such as an optical heat source, an ultrasonic source, or an exothermic chemical reaction.
いくつかの実施形態において、電気抵抗305は、電気回路によって、たとえばバッテリまたは50/60Hz給電線等の電力接続といった電源307に接続されている。任意選択として、加熱要素は、電源から分離可能である。たとえば、複数の処置間に分断機構を利用して、電源307から加熱要素303を切り離すようにしてもよい。また、いくつかの実施形態において、気化要素は、気化させている組織との電気的な接触を生じないように、電源から電気的に絶縁されている。 In some embodiments, the electrical resistor 305 is connected by an electrical circuit to a power source 307 such as a battery or a power connection such as a 50/60 Hz feeder. Optionally, the heating element is separable from the power source. For example, the heating element 303 may be disconnected from the power source 307 using a dividing mechanism between a plurality of treatments. Also, in some embodiments, the vaporizing element is electrically isolated from the power source so as not to make electrical contact with the tissue being vaporized.
いくつかの実施形態において、気化アレイ301は、光波による光学的加熱またはマイクロ波による加熱等、無線加熱方法によって加熱される。 In some embodiments, the vaporization array 301 is heated by a wireless heating method, such as optical heating by light waves or heating by microwaves.
いくつかの実施形態において、加熱要素303は、当該加熱要素の温度および/または気化要素の温度を監視するサーミスタまたは熱電対等の温度センサ309を備える。 In some embodiments, the heating element 303 comprises a temperature sensor 309 such as a thermistor or thermocouple that monitors the temperature of the heating element and / or the temperature of the vaporization element.
いくつかの実施形態において、アレイ301は任意選択として、プレート311を介してヒート・シンク313に結合されている。任意選択として、ヒート・シンクは、アレイのフレームまたはハウジング(この図には示さず)に結合されて、たとえば加熱された構成要素をユーザが掴むことのないようにしている。いくつかの実施形態において、ヒート・シンクは、水タンクを備える。いくつかの実施形態において、ヒート・シンクは、熱電冷却装置を備える。また、ヒート・シンクにサーモスタットを接続して、温度を制御するようにしてもよい。 In some embodiments, the array 301 is optionally coupled to a heat sink 313 via a plate 311. Optionally, the heat sink is coupled to the frame or housing of the array (not shown in this figure) so that, for example, the heated components are not grasped by the user. In some embodiments, the heat sink comprises a water tank. In some embodiments, the heat sink comprises a thermoelectric cooling device. A temperature may be controlled by connecting a thermostat to the heat sink.
いくつかの実施形態において、アレイ301および/または電源307は、制御ユニット315に接続されている。いくつかの実施形態において、制御ユニット315は、第2の電源317に接続されている。任意選択として、加熱要素303および制御ユニット315への給電には、単一の電源を使用する。 In some embodiments, array 301 and / or power supply 307 are connected to control unit 315. In some embodiments, the control unit 315 is connected to the second power source 317. Optionally, a single power source is used to power heating element 303 and control unit 315.
以下は、制御ユニット315によって自動および/または手動で制御可能なパラメータのいくつかの非限定的な例である。いくつかのパラメータはユーザが選択する一方、その他は制御ユニット315が自動的に制御するようになっていてもよい。いくつかのパラメータは、自動制御および手動制御の両者の組み合わせとして設定されていてもよい。いくつかの実施形態において、制御ユニットは、ユーザ・インターフェースを備える。いくつかの例示的なパラメータを以下に列挙する。 The following are some non-limiting examples of parameters that can be controlled automatically and / or manually by the control unit 315. Some parameters may be selected by the user, while others may be automatically controlled by the control unit 315. Some parameters may be set as a combination of both automatic control and manual control. In some embodiments, the control unit comprises a user interface. Some exemplary parameters are listed below.
A.処置温度プロファイルの制御。任意選択として、この温度プロファイルは、加熱要素303に導かれる電流を修正することによって調整される。いくつかの実施形態においては、加熱要素の現在の温度のインジケーションを温度センサ309が与え、これに応じて温度プロファイルが調整されることにより、気化アレイ301の温度に影響が及ぶ。たとえば検出された温度変化に対する制御ユニットの通常の応答時間は、2秒、4秒、8秒、これらの中間、以上、または以下の応答時間等、1〜10秒の範囲であってもよい。 A. Treatment temperature profile control. Optionally, this temperature profile is adjusted by modifying the current conducted to the heating element 303. In some embodiments, the temperature sensor 309 provides an indication of the current temperature of the heating element, and the temperature profile is adjusted accordingly to affect the temperature of the vaporization array 301. For example, the normal response time of the control unit to the detected temperature change may be in the range of 1-10 seconds, such as 2 seconds, 4 seconds, 8 seconds, intermediate, above or below response time.
B.アレイ301の移動プロファイルの制御。いくつかの実施形態においては、たとえば以下に詳しく図示するように、処置組織への移動および処置組織からの移動を可能とする機構に(直接または加熱器303を介して)アレイ301が結合されている。いくつかの実施形態において、移動プロファイルの制御には、処置間にアレイを任意選択として上昇させる距離の制御を含む。いくつかの実施形態において、移動プロファイルの制御には、アレイ301を組織中へと前進させるために印加する力の量の制御を含む。いくつかの実施形態において、移動プロファイルの制御には、気化アレイの速度の制御を含む。いくつかの実施形態において、移動プロファイルの制御には、気化アレイの加速度の制御を含む。いくつかの実施形態において、移動プロファイルの制御には、処置組織における気化要素の先端の滞在時間の制御を含む。いくつかの実施形態において、移動プロファイルの制御には、繰り返し回数の設定を含む。いくつかの実施形態において、移動プロファイルの制御には、繰り返し処置間の時間間隔の設定を含む。いくつかの実施形態において、移動プロファイルの制御には、たとえばカムシャフト機構の構成要素等、アレイの移動に用いられるモータまたはその他任意の構成要素の制御を含む。 B. Control of the movement profile of the array 301. In some embodiments, the array 301 is coupled (directly or via a heater 303) to a mechanism that allows movement to and from treatment tissue, for example, as illustrated in detail below. Yes. In some embodiments, control of the movement profile includes control of the distance that optionally raises the array between treatments. In some embodiments, control of the movement profile includes control of the amount of force applied to advance the array 301 into the tissue. In some embodiments, controlling the movement profile includes controlling the velocity of the vaporization array. In some embodiments, controlling the movement profile includes controlling the acceleration of the vaporization array. In some embodiments, controlling the movement profile includes controlling the residence time of the tip of the vaporizing element in the treated tissue. In some embodiments, the control of the movement profile includes setting the number of repetitions. In some embodiments, the control of the movement profile includes setting a time interval between repeated treatments. In some embodiments, control of the movement profile includes control of a motor or any other component used to move the array, such as, for example, components of a camshaft mechanism.
C.ヒート・シンク313の温度の制御によるアレイ301の冷却、装置のフレームもしくはハウジングの冷却、ならびに/またはシステムの他の構成要素の冷却の制御。任意選択として、アレイ301は、ヒート・シンク313によって、安全な温度を下回るように保持される。いくつかの実施形態において、制御ユニット315は、ヒート・シンク313(たとえば、水タンク)に接続された熱電対からのインジケーションを受信する。場合によっては、たとえば過熱を防止するため、熱電対が特定の閾値を上回る水温を示している場合、制御ユニット315は、サーモスタットを作動させて、加熱要素303の過熱を防止する。 C. Controlling cooling of the array 301 by controlling the temperature of the heat sink 313, cooling of the frame or housing of the device, and / or cooling of other components of the system. Optionally, array 301 is held below a safe temperature by heat sink 313. In some embodiments, the control unit 315 receives an indication from a thermocouple connected to a heat sink 313 (eg, a water tank). In some cases, for example to prevent overheating, if the thermocouple indicates a water temperature above a certain threshold, the control unit 315 activates a thermostat to prevent overheating of the heating element 303.
D.自己殺菌/自己洗浄プロファイルの制御。いくつかの実施形態においては、以下に詳しく説明する通り、たとえば500℃を上回るようにアレイ301の温度を上昇させて、組織との接触により気化要素に付着した組織粒子および/または炭化粒子を除去することにより、炭化物を含まないアレイを生成するようにしてもよい。任意選択として、制御には、たとえば0.5〜5秒の範囲等、自己洗浄機能を作動させる時間(たとえば、1〜50回の処置パルスごと)および/または作動継続時間の設定を含む。 D. Control of self-disinfection / self-cleaning profile. In some embodiments, as described in detail below, the temperature of the array 301 is increased, for example, above 500 ° C., to remove tissue particles and / or carbonized particles attached to the vaporizing element by contact with the tissue. By doing so, you may make it produce | generate the array which does not contain carbide | carbonized_material. Optionally, the control includes setting a time (e.g., every 1-50 treatment pulses) and / or duration of operation of the self-cleaning function, e.g., in the range of 0.5-5 seconds.
いくつかの実施形態において、たとえば本明細書に記載のシステムは、手持ち装置として構成されている。任意選択として、装置の快適かつ安全な使用を可能とするため、たとえば外部ハウジングに隣接して温度センサを位置決めすることにより、装置ハウジングの温度を制御して、その過熱を防止する。 In some embodiments, for example, the system described herein is configured as a handheld device. Optionally, to allow for comfortable and safe use of the device, the temperature of the device housing is controlled to prevent its overheating, for example by positioning a temperature sensor adjacent to the outer housing.
任意選択として、アレイ301上および/またはアレイ301に隣接して温度センサを位置決めすることにより、アレイの温度を検出する。任意選択として、アレイの温度を監視することにより、たとえば気化要素の過熱を防止する。 Optionally, the temperature of the array is detected by positioning a temperature sensor on and / or adjacent to the array 301. Optionally, monitoring the temperature of the array prevents, for example, overheating of the vaporizing elements.
いくつかの実施形態において、アレイ301の少なくとも一部は取り外し可能であり、任意選択として、たとえば1回、3回、10回、50回、またはその他任意の処置回数等、特定の処置回数の後に処分可能である。任意選択として、アレイ301は、たとえば患者ごとに処分して交換する。 In some embodiments, at least a portion of the array 301 is removable, optionally after a certain number of treatments, such as once, three times, ten times, fifty times, or any other number of treatments. It can be disposed of. Optionally, the array 301 is disposed and replaced for each patient, for example.
気化要素の構造および材料
図4Aおよび図4Bは、本発明のいくつかの実施形態に係る、気化要素(4A)および要素が搭載されたプレート(4B)の模式断面図である。
Vaporization Element Structure and Materials FIGS. 4A and 4B are schematic cross-sectional views of a vaporization element (4A) and a plate (4B) on which the element is mounted, according to some embodiments of the present invention.
いくつかの実施形態において、気化要素(たとえば、図4Aに示す)ならびに/または1つもしくは複数の気化要素が搭載もしくは一体的に接続されたプレート(たとえば、図4Bに示す)は、たとえば2つ、3つ、4つ、6つ、またはその他任意の数の層を含む多層構造を備える。任意選択として、各層は、異なる材料を含む。任意選択として、各層は、異なる厚さを有する。いくつかの実施形態において、多層構造の材料は、たとえば銅のみで構成された要素と比較して、限られた気化を生じるように選択される。いくつかの実施形態において、材料は、たとえば処置組織の箇所を囲む損傷領域を低減するように選択される。気化要素を構成する材料の少なくとも一部は、たとえば80ワット/ケルビン度/メートルよりも高い伝熱係数等、高い熱伝導率を有する必要がある。いくつかの実施形態において、層は、内部層の状態を維持するように構成されている。たとえば、層は、その下層からの粒子の拡散を低減するものであってもよい。いくつかの実施形態において、気化要素の外部層等の少なくとも1つの層および/または任意選択として組織と直接接触するプレートの外部層は、生態適合性材料を含む。いくつかの実施形態において、外部層等の少なくとも1つの層は、相対的に低いIR放射率レベルを有し、組織側へのIR放射を低減可能である。いくつかの実施形態において、外部層等の層は、気化させている組織との電気的な接触を生じないように、サファイア等の電気絶縁材料を含む。たとえば、サファイアの薄層(100ミクロン等)は、組織への効率的な伝熱の一方、電気的な絶縁を提供可能である。 In some embodiments, for example, two vaporizer elements (eg, shown in FIG. 4A) and / or plates (eg, shown in FIG. 4B) on which one or more vaporizer elements are mounted or integrally connected are provided. It comprises a multilayer structure comprising three, four, six or any other number of layers. Optionally, each layer comprises a different material. Optionally, each layer has a different thickness. In some embodiments, the multi-layered material is selected to produce limited vaporization, for example, as compared to an element composed solely of copper. In some embodiments, the material is selected to reduce the damaged area surrounding, for example, the site of the treated tissue. At least a portion of the material comprising the vaporizing element needs to have a high thermal conductivity, for example a heat transfer coefficient higher than 80 watts / Kelvin degree / meter. In some embodiments, the layer is configured to maintain the state of the inner layer. For example, a layer may reduce the diffusion of particles from its lower layer. In some embodiments, at least one layer, such as the outer layer of the vaporizing element, and / or the outer layer of the plate that is optionally in direct contact with the tissue comprises a biocompatible material. In some embodiments, at least one layer, such as the outer layer, has a relatively low IR emissivity level and can reduce IR radiation to the tissue side. In some embodiments, the layer, such as the outer layer, includes an electrically insulating material, such as sapphire, so as not to make electrical contact with the tissue being vaporized. For example, a thin layer of sapphire (such as 100 microns) can provide electrical insulation while efficiently transferring heat to tissue.
ここで図4を参照するが、この図は、3つの層を備えた円錐状の気化要素を示している。いくつかの実施形態において、気化要素の本体401は、銅等の伝熱係数が相対的に高い材料で構成されている。他の材料としては、用途の種類に応じて、窒化アルミニウム、ステンレス鋼、セラミック、ガラス、および/またはこれらの組み合わせが挙げられる。 Reference is now made to FIG. 4, which shows a conical vaporizing element with three layers. In some embodiments, the vaporizing element body 401 is constructed of a material having a relatively high heat transfer coefficient, such as copper. Other materials include aluminum nitride, stainless steel, ceramic, glass, and / or combinations thereof, depending on the type of application.
いくつかの実施形態において、本体401は、焼結銅、焼結ステンレス鋼、および/または焼結窒化アルミニウム(ALN)で構成されている。任意選択として、焼結材料は、たとえば機械加工材料とは対照的に、バリが少ない。 In some embodiments, the body 401 is composed of sintered copper, sintered stainless steel, and / or sintered aluminum nitride (ALN). Optionally, the sintered material has fewer burrs, for example, as opposed to a machined material.
任意選択として、焼結材料の表面は、たとえば異なる材料で均一に被覆できるように、十分滑らかである。 Optionally, the surface of the sintered material is sufficiently smooth so that it can be uniformly coated with different materials, for example.
いくつかの実施形態において、本体401は、たとえば銀で構成された第2の層403で被覆されている。任意選択として、層403の厚さは、5〜20μmの範囲である。本発明者らは、銀層403によって、高温に加熱された(たとえば、300℃まで加熱された)銅で観察可能な周知の現象である本体401中の銅イオン405の拡散を抑え得ることを示している。銅の拡散を抑制および/または排除する潜在的な利点として、加熱された材料の生態適合性の維持が挙げられる。いくつかの実施形態において、層403は、別の層407によって被覆されている。いくつかの実施形態において、層407は、組織と直接接触するため、生態適合性材料を含む。いくつかの実施形態において、層407は、IR放射率が相対的に低い材料を含み、処置組織側へのIR放射を低減可能である。いくつかの実施形態において、層407は、金および/またはロジウムで構成されている。これに加えて、または代替として、層407は、炭素、ダイヤモンド、グラフェン、パラジウム、窒化チタン、チタン、ステンレス鋼、および/または他の材料を含む。任意選択として、層407の厚さは、0.5〜10μmの範囲である。 In some embodiments, the body 401 is covered with a second layer 403 made of, for example, silver. Optionally, the thickness of layer 403 is in the range of 5-20 μm. The present inventors can suppress the diffusion of copper ions 405 in the body 401, which is a well-known phenomenon that can be observed with copper heated to a high temperature (for example, heated to 300 ° C.) by the silver layer 403. Show. A potential advantage of suppressing and / or eliminating copper diffusion includes maintaining the biocompatibility of the heated material. In some embodiments, layer 403 is covered by another layer 407. In some embodiments, layer 407 includes a biocompatible material for direct contact with tissue. In some embodiments, the layer 407 can include a material with a relatively low IR emissivity to reduce IR radiation toward the treated tissue. In some embodiments, layer 407 is composed of gold and / or rhodium. Additionally or alternatively, layer 407 includes carbon, diamond, graphene, palladium, titanium nitride, titanium, stainless steel, and / or other materials. Optionally, the thickness of layer 407 is in the range of 0.5-10 μm.
任意選択として、層407は、拡散銀イオンに対する障壁として作用することにより、放出イオンが組織に達しないようにする。 Optionally, layer 407 acts as a barrier to diffusing silver ions, thereby preventing emitted ions from reaching the tissue.
いくつかの実施形態において、層403および/または層407は、任意選択として本体401を構成する材料よりも低伝熱性の材料を含む。たとえば、層403および/または層407は、ステンレス鋼またはチタンで構成可能である。 In some embodiments, layer 403 and / or layer 407 optionally includes a material that is less thermally conductive than the material that comprises body 401. For example, layer 403 and / or layer 407 can be composed of stainless steel or titanium.
いくつかの実施形態において、層間の厚さの比は、気化要素のさまざまな部分に沿って変化する。たとえば、気化要素の遠位端の先端409は、本体401が先端の端部まで延び、層403および/または407の厚さが小さくなるように構造化されていてもよい。いくつかの実施形態において、被覆層403および/または407等の層は、一様に分布しておらず、ある部分に沿っては厚く、他の部分に沿っては薄くなっている。 In some embodiments, the thickness ratio between layers varies along various portions of the vaporization element. For example, the distal end tip 409 of the vaporizing element may be structured such that the body 401 extends to the end of the tip and the thickness of the layers 403 and / or 407 is reduced. In some embodiments, layers such as the covering layers 403 and / or 407 are not uniformly distributed, are thick along some portions and thin along other portions.
いくつかの実施形態において、層状構造は、電気メッキ技術を用いて製造される。いくつかの実施形態において、これらの層は、化学蒸着技術および/またはスパッタリングを用いて堆積される。たとえば、窒化チタンの層をスパッタリングによって適用可能である。 In some embodiments, the layered structure is manufactured using electroplating techniques. In some embodiments, these layers are deposited using chemical vapor deposition techniques and / or sputtering. For example, a layer of titanium nitride can be applied by sputtering.
図4Bは、本発明のいくつかの実施形態に係る、プレートの例示的な層構造を示している。いくつかの実施形態において、プレートの層構造は、気化要素の層構造と同様である。あるいは、プレートは、気化要素と異なる層構造を備える。いくつかの実施形態において、プレートは、たとえば銅、セラミック、および/またはステンレス鋼で構成された単一の層を備える。 FIG. 4B illustrates an exemplary layer structure of a plate, according to some embodiments of the present invention. In some embodiments, the layer structure of the plate is similar to the layer structure of the vaporizing element. Alternatively, the plate comprises a different layer structure than the vaporizing element. In some embodiments, the plate comprises a single layer composed of, for example, copper, ceramic, and / or stainless steel.
いくつかの実施形態において、プレートの総厚さは、アレイの曲げを防止するのに十分厚く、一方、加熱要素から気化要素への高速伝熱を可能とする十分な薄さである。任意選択として、プレートの総厚さは、たとえば、1mm、3mm、6mm等、0.5〜10mmの範囲である。 In some embodiments, the total thickness of the plate is thick enough to prevent bending of the array while being thin enough to allow fast heat transfer from the heating element to the vaporizing element. Optionally, the total thickness of the plate is in the range of 0.5-10 mm, such as 1 mm, 3 mm, 6 mm, etc.
この例に示すように、プレートは、図4Aの気化要素と同様に、任意選択として加熱要素の表面に対向する銅層411、たとえば銀で構成された中間層413、ならびにたとえば金および/もしくはロジウムで構成され、組織側に対向する外部層415という3つの層を備える。 As shown in this example, the plate is similar to the vaporizing element of FIG. 4A, optionally with a copper layer 411 facing the surface of the heating element, for example an intermediate layer 413 composed of silver, and for example gold and / or rhodium. And has three layers called an outer layer 415 facing the tissue side.
いくつかの実施形態においては、プレートの一部分のみ(たとえば、気化要素間の露出表面)が生態適合性材料および/または金等のIR放射低減材料で被覆されている。 In some embodiments, only a portion of the plate (eg, the exposed surface between vaporizing elements) is coated with an biocompatible material and / or an IR radiation reducing material such as gold.
いくつかの実施形態において、気化要素および/またはプレートは、粉末金属をバインダ材料と混ぜ合わせて「原料」混合物を形成した後、中空の鋳型に射出し、焼結によって最終製品を生成する金属射出成型プロセスを用いて製造される。任意選択として、焼結温度、使用する材料の種類、鋳型寸法等の条件は、最終製品が事前選択寸法に従って正確に形成されるように選択される。 In some embodiments, the vaporization element and / or plate is a metal injection that mixes powdered metal with a binder material to form a “raw” mixture, which is then injected into a hollow mold and sintered to produce the final product. Manufactured using a molding process. Optionally, conditions such as sintering temperature, type of material used, mold dimensions, etc. are selected so that the final product is accurately formed according to preselected dimensions.
気化要素のアレイの自己殺菌方法
図5は、本発明のいくつかの実施形態に係る、気化要素を含むアレイの自己殺菌方法のフローチャートである。
Method for Self-Disinfection of an Array of Vaporization Elements FIG. 5 is a flowchart of a method for self-disinfection of an array including vaporization elements, according to some embodiments of the invention.
いくつかの実施形態においては、多層構造が高温に耐えるので、アレイは、自己洗浄および/または自己殺菌するように構成されている。いくつかの実施形態においては、自己洗浄によって、炭化物を含まないアレイが維持される。いくつかの実施形態において、自己殺菌は、処置中にアレイに付着している可能性がある組織粒子および/または炭化粒子をアレイから取り除くのに必要である。 In some embodiments, the array is configured to self-clean and / or self-sterilize because the multilayer structure withstands high temperatures. In some embodiments, self-cleaning maintains the carbide free array. In some embodiments, self-disinfection is necessary to remove tissue and / or carbonized particles from the array that may have adhered to the array during the procedure.
いくつかの実施形態において、この方法は、たとえば皮膚組織等の組織に気化処置を適用するステップを含む(501)。任意選択として、たとえば2回、5回、10回、20回、50回、これらの任意の中間、またはそれ以上の繰り返しを含む繰り返し処置を適用する。処置後、たとえば所望の気化深さが実現されたら、アレイを処置組織から遠ざける(503)。 In some embodiments, the method includes applying a vaporization procedure to a tissue, such as skin tissue (501). Optionally, repeated treatments are applied including, for example, 2, 5, 10, 20, 50, any intermediate or more repetitions of these. After treatment, for example, when the desired vaporization depth is achieved, the array is moved away from the treated tissue (503).
いくつかの実施形態においては、アレイの洗浄および/または殺菌のため、約500℃を超える温度までアレイを加熱する(505)。一例において、アレイは、0.5〜5秒の範囲の時間にわたって、550℃まで加熱する。任意選択として、このような高温まで加熱すると、酸化によって、アレイ上に存在する組織粒子および/または炭化粒子等の残留炭素がCO2蒸気へと変換される。 In some embodiments, the array is heated to a temperature above about 500 ° C. (505) for array cleaning and / or sterilization. In one example, the array is heated to 550 ° C. for a time in the range of 0.5-5 seconds. Optionally, when heated to such high temperatures, oxidation converts residual carbon such as tissue particles and / or carbonized particles present on the array into CO 2 vapor.
本発明者らは、500℃を超える温度まで加熱することの洗浄効果を証明する実験を行った。本発明者らは、380〜400℃で組織を処置したが、これによって、一部の気化要素の表面上およびプレートの一部に薄い炭化層が徐々に形成された。アレイを組織から除去した後、1〜3秒の範囲の時間にわたって550℃までアレイを加熱することにより、すべての炭化残留物を廃棄した。 The present inventors conducted an experiment to prove the cleaning effect of heating to a temperature exceeding 500 ° C. We treated the tissue at 380-400 ° C., which gradually formed a thin char layer on the surface of some vaporization elements and part of the plate. After removing the array from the tissue, all char residue was discarded by heating the array to 550 ° C. for a time ranging from 1 to 3 seconds.
いくつかの実施形態においては、たとえば1〜50回の処置パルス等、特定回数の処置パルスの後に殺菌および/または洗浄を適用する。いくつかの実施形態においては、たとえば10秒、40秒、2分、5分、20分、60分、これらの中間、以上、または以下の動作時間ごと等、累積動作時間に従って殺菌を適用する。 In some embodiments, sterilization and / or irrigation is applied after a certain number of treatment pulses, eg, 1-50 treatment pulses. In some embodiments, sterilization is applied according to cumulative operating time, such as every 10 seconds, 40 seconds, 2 minutes, 5 minutes, 20 minutes, 60 minutes, intermediate, above, or below operating times.
いくつかの実施形態においては、たとえば処置後、1つもしくは複数の気化要素ならびに/または気化要素のアレイを装置(たとえば、手持ち装置)から除去して、新たな気化要素または新たな気化要素のアレイと交換する。任意選択として、交換は、ロボット制御で実行する。 In some embodiments, for example after treatment, one or more vaporization elements and / or an array of vaporization elements are removed from a device (eg, a handheld device) to produce a new vaporization element or a new vaporization element array. Replace with. Optionally, the exchange is performed by robot control.
任意選択として、交換は、装置の制御装置によって制御する。 Optionally, the exchange is controlled by the device controller.
組織の繰り返し気化方法
図6は、本発明のいくつかの実施形態に係る、繰り返し処置パルスを適用する方法のフローチャートである。
Tissue Repeated Vaporization Method FIG. 6 is a flowchart of a method for applying repeated treatment pulses, according to some embodiments of the present invention.
いくつかの実施形態において、組織の気化には、たとえばより深いクレータを組織に生じさせる繰り返し処置パルスの適用を含む。 In some embodiments, tissue vaporization includes the application of repetitive treatment pulses that, for example, produce deeper craters in the tissue.
いくつかの実施形態においては、第1の処置パルスを適用する(601)。いくつかの実施形態においては、処置パルスの後、たとえば組織の表面の上方に遠位端が位置決めされるように、気化要素を組織から上昇させる(603)。任意選択として、気化要素の遠位端とクレータとの間には、CO2蒸気等の蒸気が閉じ込められる場合があり、気化要素の上昇によって、形成された蒸気の50%、70%、90%等、蒸気の少なくとも一部を逃がすことができる。蒸気解放の潜在的な利点として、より深いクレータの気化が挙げられる。 In some embodiments, a first treatment pulse is applied (601). In some embodiments, after the treatment pulse, the vaporizing element is raised from the tissue (603) such that the distal end is positioned, for example, above the surface of the tissue. Optionally, steam, such as CO 2 vapor, may be trapped between the distal end of the vaporizing element and the crater, and rising of the vaporizing element causes 50%, 70%, 90% of the vapor formed. Etc., at least a part of the steam can escape. A potential benefit of steam release is deeper crater vaporization.
いくつかの実施形態においては、装置に換気機器が結合されて、蒸気の除去を加速させる。これに加えて、または代替として、装置に対して、吸引を提供可能なポンプ等の装置が結合されて、蒸気の除去を加速させる。 In some embodiments, a ventilation device is coupled to the device to accelerate vapor removal. In addition or alternatively, a device such as a pump capable of providing suction is coupled to the device to accelerate vapor removal.
いくつかの実施形態においては、第2の処置パルスを適用する(605)。任意選択として、第2の処置は、組織の移動を防止するのに十分短い時間間隔において適用する。任意選択として、これにより、クレータ壁に関する以前の位置決めと同様の箇所に気化要素を再位置決め可能であり、任意選択として、副次的な損傷および/または境界が明確でないクレータの形成が抑えられる。 In some embodiments, a second treatment pulse is applied (605). Optionally, the second procedure is applied in a time interval that is short enough to prevent tissue migration. Optionally, this allows the vaporization element to be repositioned at a location similar to the previous positioning with respect to the crater wall, and optionally prevents secondary damage and / or formation of undefined craters.
いくつかの実施形態においては、3パルス、5パルス、10パルス、50パルス等、繰り返し処置パルスを適用する(607)。一例においては、50msecの時間間隔で3回の処置パルスを適用する。いくつかの実施形態においては、1秒の時間内に1〜5回の処置パルスを適用する。任意選択として、2回の処置パルス間の時間間隔は、200msecよりも短い。 In some embodiments, repeated treatment pulses are applied (607), such as 3 pulses, 5 pulses, 10 pulses, 50 pulses, and the like. In one example, three treatment pulses are applied at a time interval of 50 msec. In some embodiments, 1 to 5 treatment pulses are applied within a 1 second time period. Optionally, the time interval between the two treatment pulses is shorter than 200 msec.
任意選択として、繰り返し処置パルスの適用によって、より深い組織層を気化させることにより、より深いクレータを形成する。 Optionally, deeper craters are formed by vaporizing deeper tissue layers by the application of repeated treatment pulses.
より深いクレータを形成するための繰り返し処置は、たとえば厚い表皮層が存在し、真皮乳頭層への到達が望ましい場合に有用となり得る。 Repeated treatments to form deeper craters can be useful, for example, when a thick epidermis layer is present and it is desirable to reach the dermal papilla layer.
図7Aおよび図7Bは、本発明のいくつかの実施形態に係る、組織気化の組織学的結果である。 7A and 7B are histological results of tissue vaporization according to some embodiments of the present invention.
両者の例に示す組織学的結果は、各ピラミッドの高さが1.25mm、正方形基部の縁部の幅が1.25mmである9×9個のピラミッド形状気化要素のアレイを用いて得られたものである。各要素は、厚さ10μmのニッケルおよび/または金の層で被覆された銅本体を備えるものとした。 The histological results shown in both examples were obtained using an array of 9x9 pyramid-shaped vaporization elements with each pyramid height of 1.25 mm and the square base edge width of 1.25 mm. It is a thing. Each element was provided with a copper body coated with a 10 μm thick nickel and / or gold layer.
図7Aにおいては、単一の処置パルスを400℃で組織に適用した。この図は、単一の気化要素により形成された単一のクレータ701を示している。 In FIG. 7A, a single treatment pulse was applied to the tissue at 400 ° C. This figure shows a single crater 701 formed by a single vaporizing element.
単一の処置パルスの適用によって、真皮乳頭に深さ100μmの相対的に表面的なクレータが形成された。 Application of a single treatment pulse formed a relatively superficial crater with a depth of 100 μm in the dermal papilla.
図7Bにおいては、3回の処置パルスを400℃で組織に適用した。繰り返し処置パルス間の時間間隔は、50msecとした。図に見られるように、組織には、壁がはっきりと明確なより深い(深さ約150ミクロン)損傷領域703が形成されている。 In FIG. 7B, three treatment pulses were applied to the tissue at 400 ° C. The time interval between repeated treatment pulses was 50 msec. As can be seen in the figure, the tissue has a deeper (about 150 micron deep) damaged region 703 with clearly defined walls.
気化要素のアレイの例示的な移動プロファイル
図8Aは、本発明のいくつかの実施形態に係る、たとえばカムシャフト機構を利用した周期的な移動プロファイルの実施態様を示している。
Exemplary Movement Profile of an Array of Vaporization Elements FIG. 8A shows an implementation of a periodic movement profile utilizing, for example, a camshaft mechanism, according to some embodiments of the present invention.
いくつかの実施形態において、気化要素のアレイの動作には、アレイの周期的な移動プロファイルの生成を含む。いくつかの実施形態において、気化要素の絶対加速度は、要素が組織に向かって前進すると増加する。任意選択として、最大の絶対加速度は、組織接触点において得られる。任意選択として、要素が組織に接触すると、速度の方向が反転して、要素が組織から後退する。任意選択として、方向の反転は、たとえば組織との接触時から10マイクロ秒〜100ミリ秒の範囲等の相対的に短い時間に生じる。いくつかの実施形態において、絶対加速度は、たとえば組織に向かう要素の経路の20%、30%、50%、70%、これらの中間、以上、または以下の部分等、経路の少なくとも一部に沿って増加する。任意選択として、絶対加速度は、組織に向かうアレイの最初の前進時に増加する。 In some embodiments, operation of the array of vaporization elements includes generation of a periodic movement profile of the array. In some embodiments, the absolute acceleration of the vaporizing element increases as the element advances toward the tissue. Optionally, the maximum absolute acceleration is obtained at the tissue contact point. Optionally, when the element contacts the tissue, the direction of velocity reverses and the element retracts from the tissue. Optionally, the reversal of direction occurs at a relatively short time, such as in the range of 10 microseconds to 100 milliseconds from the time of contact with tissue. In some embodiments, the absolute acceleration is along at least a portion of the path, such as, for example, 20%, 30%, 50%, 70% of the element's path toward the tissue, intermediate, above, or below Increase. Optionally, absolute acceleration increases upon the initial advancement of the array toward tissue.
これに加えて、または代替として、絶対加速度は、アレイが組織に近づくと増加する。 In addition or as an alternative, absolute acceleration increases as the array approaches tissue.
いくつかの実施形態において、絶対加速度は、たとえば100μsec等、気化要素の組織内滞在時間が短くなるように設定されている。 In some embodiments, the absolute acceleration is set to shorten the residence time of the vaporizing element in the tissue, for example, 100 μsec.
組織における滞在時間を短くすることによって、副次的な損傷を抑えることができる。場合によっては、たとえば治癒の遅延が好都合である場合、1〜100msec等のより長い滞在時間が望ましいことに留意するものとする。気化要素の別の例示的な滞在時間は、1msec、6msec、14msec、18msec、および25msecである。また、滞在継続時間の選択は、気化先端材料に依存する。たとえば、銅の先端では、深さ100ミクロンのクレータの気化に6msecを要し、ALNの先端では、14msecを要し、ステンレス鋼の先端では、18または25ミリ秒を要する可能性がある。 By shortening the residence time in the tissue, secondary damage can be suppressed. It should be noted that in some cases, longer residence times, such as 1-100 msec, are desirable, for example when healing delays are advantageous. Other exemplary residence times of the vaporization element are 1 msec, 6 msec, 14 msec, 18 msec, and 25 msec. Also, the choice of stay duration depends on the vaporization advanced material. For example, a copper tip can take 6 msec to vaporize a 100 micron deep crater, an ALN tip can take 14 msec, and a stainless steel tip can take 18 or 25 milliseconds.
例示的な絶対加速度は、たとえば0〜2×105cm/sec2(たとえば、2×103〜2×105cm/sec2)の範囲である。 Exemplary absolute accelerations are in the range of, for example, 0-2 × 10 5 cm / sec 2 (eg, 2 × 10 3 -2 × 10 5 cm / sec 2 ).
いくつかの実施形態においては、たとえば図8に示すカムシャフトを用いた機構を利用することにより、アレイの周期的な移動プロファイルを生成して、角速度をアレイの線速度に変換する。 In some embodiments, a periodic movement profile of the array is generated, for example by utilizing a mechanism using a camshaft as shown in FIG. 8, to convert the angular velocity into a linear velocity of the array.
いくつかの実施形態において、モータ801が回転ホイール803を動作させ、たとえば角速度ωでホイールを回転させる。いくつかの実施形態において、モータ801は、DCモータである。モータ801としては、ステッピング・モータ、アキシャル・ロータ・モータ、またはホイール803を回転させるのに適したその他任意の種類のモータが可能である。 In some embodiments, a motor 801 operates a rotating wheel 803, for example, rotating the wheel at an angular velocity ω. In some embodiments, the motor 801 is a DC motor. The motor 801 can be a stepping motor, an axial rotor motor, or any other type of motor suitable for rotating the wheel 803.
いくつかの実施形態において、ホイール803は、当該ホイール803の円運動を気化要素のアレイ807の直線運動に変換するレバー805に取り付けられている。いくつかの実施形態において、レバー805とアレイ807との間は、シャフト809が接続している。 In some embodiments, the wheel 803 is attached to a lever 805 that converts the circular motion of the wheel 803 into the linear motion of the array of vaporizing elements 807. In some embodiments, a shaft 809 is connected between the lever 805 and the array 807.
動作中は、ホイール803の回転によって、たとえば3〜25mm(たとえば、10〜15mm)の範囲の距離だけ、アレイの位置の関数として変化する線速度Vで、レバー805がシャフト809を上下させる。 During operation, the rotation of the wheel 803 causes the lever 805 to move the shaft 809 up and down at a linear velocity V that varies as a function of the position of the array by a distance in the range of, for example, 3-25 mm (eg, 10-15 mm).
いくつかの実施形態においては、たとえば気化要素のアレイ、具体的には気化要素の遠位端の振動(距離Xで示す)を精密に制御するため、マイクロメータ等の測定手段を使用可能である。任意選択として、マイクロメータは、ホイール803に取り付けられている。いくつかの実施形態において、距離Xは、50〜2000μmの範囲である。 In some embodiments, a measuring means such as a micrometer can be used to precisely control, for example, an array of vaporizing elements, specifically vibrations at the distal end of the vaporizing element (denoted by distance X). . Optionally, the micrometer is attached to wheel 803. In some embodiments, the distance X is in the range of 50-2000 μm.
いくつかの実施形態において、距離Xは、処置中に組織を押圧する処置装置811のハウジングの遠位端からのアレイ807の気化要素の突出に影響する。突出の程度は、たとえば0.3mm、0.5mm、1mm、1.8mm等、0〜2mmの範囲であってもよい。場合によっては、たとえば皮膚に対するアレイの配置および押圧に際して皮膚組織等の組織が押し上げられると、気化要素間で皮膚の少なくとも一部が膨らむ可能性がある。このような場合、突出の程度は、たとえば−1mm等の負の距離と見なせるため、皮膚の膨らみが補償される。 In some embodiments, the distance X affects the protrusion of the vaporizing elements of the array 807 from the distal end of the housing of the treatment device 811 that presses the tissue during the procedure. The degree of protrusion may be in the range of 0 to 2 mm, such as 0.3 mm, 0.5 mm, 1 mm, and 1.8 mm. In some cases, for example, when a tissue such as skin tissue is pushed up during placement and pressing of the array against the skin, at least a portion of the skin may swell between the vaporizing elements. In such a case, the degree of protrusion can be regarded as a negative distance such as −1 mm, so that the swelling of the skin is compensated.
いくつかの実施形態において、アレイの線速度Vは、70〜100cm/sec、10〜20cm/sec、30〜50cm/sec等、0〜150cm/secの範囲である。 In some embodiments, the linear velocity V of the array is in the range of 0-150 cm / sec, such as 70-100 cm / sec, 10-20 cm / sec, 30-50 cm / sec.
いくつかの実施形態においては、光結合素子、ホール磁気センサ、またはその他任意の回路等のエンコーダをモータ801に導入して、アレイ807の現在位置のインジケーション、ホイール速度に関する情報、および/またはアレイ速度に関する情報を生成する。 In some embodiments, an encoder, such as an optical coupling element, Hall magnetic sensor, or any other circuit, is introduced into the motor 801 to indicate the current position of the array 807, information about wheel speed, and / or the array. Generate information about speed.
いくつかの実施形態においては、たとえば上記説明の通り、インジケーションが制御ユニットに伝達される。任意選択として、制御ユニットは、たとえばユーザが選択したパラメータおよび/または制御ユニットが自動的に選択したパラメータに従って、カムシャフト機構を作動させる。たとえば、ユーザは、アレイの速度、前進および後退距離、組織におけるアレイの滞在時間、繰り返し回数、組織への気化要素の穿通深さ、ならび/またはその他任意のパラメータ等のパラメータを選択可能である。 In some embodiments, the indication is communicated to the control unit, eg, as described above. Optionally, the control unit operates the camshaft mechanism according to, for example, a user selected parameter and / or a parameter automatically selected by the control unit. For example, the user can select parameters such as array speed, advance and retract distance, array dwell time in tissue, number of repetitions, penetration depth of vaporization element into tissue, and / or any other parameter.
いくつかの実施形態において、アレイ807は、バネに取り付けられている。任意選択として、バネの剛性および/またはバネの振動距離は、組織に向かうアレイの加速度および/または気化要素の組織内滞在時間に影響を及ぼす。 In some embodiments, the array 807 is attached to a spring. Optionally, the stiffness of the spring and / or the vibration distance of the spring affects the acceleration of the array towards the tissue and / or the residence time of the vaporizing element in the tissue.
いくつかの実施形態において、たとえばカムシャフト機構および/またはバネにより動作するアレイ・アセンブリは、光結合素子等、アレイの現在位置を検出するように構成されたセンサを備える。 In some embodiments, an array assembly that operates, for example, with a camshaft mechanism and / or a spring, includes a sensor configured to detect the current position of the array, such as an optical coupling element.
いくつかの実施形態において、アレイ・アセンブリは、たとえば抵抗およびバッテリ等の低電圧電源を用いた組織の導電率の測定によって気化要素の組織内滞在継続時間を測定するセンサを備える。任意選択として、電源は、たとえば100マイクロアンペア等、臨床基準により設定されたレベルを下回る電流レベルの維持に十分な低さである。 In some embodiments, the array assembly comprises a sensor that measures the residence time of the vaporizing element in the tissue by measuring the conductivity of the tissue using a low voltage power source, such as a resistor and a battery. Optionally, the power supply is low enough to maintain a current level below a level set by clinical criteria, such as 100 microamps.
いくつかの実施形態においては、滞在継続時間が許容時間よりも長い場合および/またはアレイの現在位置が異常を示している場合に、たとえば本明細書に記載の通り、センサからの入力を受信するとともに、アレイの上昇および/または組織の押し進めによるアレイからの離間を行うように安全機構が構成されている。任意選択として、異常の場合に装置を上昇させる追加のバネが設けられている。 In some embodiments, an input from a sensor is received, for example as described herein, if the dwell time is longer than the allowed time and / or if the current position of the array indicates an anomaly At the same time, a safety mechanism is configured to move away from the array by raising the array and / or pushing the tissue. Optionally, an additional spring is provided that raises the device in the event of an abnormality.
任意選択として、異常の場合に組織を押してアレイから離間させる押下フレームが設けられている。 Optionally, a push frame is provided to push the tissue away from the array in the event of an abnormality.
図8Bは、本発明のいくつかの実施形態に係る、気化アレイの周期的な移動プロファイルを示した例示的なグラフである。このグラフは、処置組織813に対する位置の関数として、気化アレイの絶対加速度811を示している。いくつかの実施形態においては、気化アレイが組織に向かって前進すると、絶対加速度が増加し、組織813との接触に際して最大の絶対値に達する。任意選択として、たとえば組織中の所望の深さに達すると、気化アレイの方向は反転して、組織から上昇する。任意選択として、この図に示すように、たとえば繰り返しパルスを適用すると、アレイの方向が再び反転して組織へと前進し、以下同様である。いくつかの実施形態において、気化アレイの移動プロファイルは、要素の組織内滞在継続時間が短くなるように決定される。 FIG. 8B is an exemplary graph illustrating a periodic movement profile of a vaporization array, according to some embodiments of the present invention. This graph shows the absolute acceleration 811 of the vaporization array as a function of position relative to the treated tissue 813. In some embodiments, as the vaporization array is advanced toward the tissue, the absolute acceleration increases and reaches a maximum absolute value upon contact with the tissue 813. Optionally, for example, when the desired depth in the tissue is reached, the direction of the vaporization array is reversed and raised from the tissue. Optionally, as shown in this figure, for example, when a repetitive pulse is applied, the direction of the array is reversed again and advanced to tissue, and so on. In some embodiments, the migration profile of the vaporization array is determined such that the duration of element residence in the tissue is reduced.
RFエネルギーの伝達および/または組織の気化を行うデュアルシステム
図9は、本発明のいくつかの実施形態に係る、RF発生器を備えた組織気化システムのブロック図である。
Dual System for Transmitting RF Energy and / or Tissue Vaporization FIG. 9 is a block diagram of a tissue vaporization system with an RF generator, according to some embodiments of the present invention.
いくつかの実施形態においては、RF発生器901がシステムに組み込まれることにより、熱作動モードおよびRFエネルギー作動モードに適応したデュアル機能装置を提供している。 In some embodiments, an RF generator 901 is incorporated into the system to provide a dual function device adapted for thermal and RF energy operating modes.
いくつかの実施形態において、アレイ903は、気化要素905およびRF電極907の組み合わせを含む。あるいは、気化要素905は、RFエネルギーを組織に伝送するように構成されている。任意選択として、銅および/またはステンレス鋼等の金属で構成された気化要素は、RFの伝送に適している。 In some embodiments, the array 903 includes a combination of vaporization elements 905 and RF electrodes 907. Alternatively, the vaporization element 905 is configured to transmit RF energy to the tissue. Optionally, vaporizing elements composed of metals such as copper and / or stainless steel are suitable for RF transmission.
あるいは、アレイ903は、RF電極のみを備える。いくつかの実施形態においては、RFアンテナ等の導管913を用いて、RFエネルギーを発生器901から組織へと伝達する。いくつかの実施形態において、アレイは、必ずしも組織を気化させるようには構成されていない伝熱要素を備える。 Alternatively, the array 903 includes only RF electrodes. In some embodiments, a conduit 913 such as an RF antenna is used to transmit RF energy from the generator 901 to the tissue. In some embodiments, the array comprises heat transfer elements that are not necessarily configured to vaporize tissue.
いくつかの実施形態において、制御ユニット909は、熱的加熱モードとRFエネルギー伝送モードとを切り替えるように構成され、たとえば、ユーザが操作可能な電気スイッチにより作動される。RFエネルギー伝送モードが選択されると、RF発生器901により生成されたRFエネルギーがアレイ903によって組織中に伝送され、切除が行われる。熱モードが選択されると、加熱要素911による気化要素905の加熱によって、組織が気化する。いくつかの実施形態においては、両モードが同時に作動される。 In some embodiments, the control unit 909 is configured to switch between a thermal heating mode and an RF energy transfer mode, for example, activated by an electrical switch operable by the user. When the RF energy transmission mode is selected, the RF energy generated by the RF generator 901 is transmitted into the tissue by the array 903 and ablation is performed. When the thermal mode is selected, heating of the vaporizing element 905 by the heating element 911 causes the tissue to vaporize. In some embodiments, both modes are activated simultaneously.
フラクショナル・スキン・リサーフェシング用途においては、RF発生器を備えたシステムが特に有用となる可能性がある。 In fractional skin resurfacing applications, systems with RF generators can be particularly useful.
いくつかの実施形態においては、たとえば本明細書に記載したようなカムシャフト機構を利用することにより、RF発生器を備えたシステムが周期的な移動プロファイルで動作する。 In some embodiments, a system with an RF generator operates with a periodic motion profile, for example by utilizing a camshaft mechanism as described herein.
組織を気化させる箔
図10は、本発明のいくつかの実施形態に係る、組織を気化させる箔を示している。
Tissue Evaporating Foil FIG. 10 illustrates a tissue vaporizing foil , according to some embodiments of the present invention.
いくつかの実施形態においては、たとえば上記説明の通り、組織と接触する気化要素の横方向表面のサイズが相対的に小さい。たとえば、組織の特定の深さまで穿通するように要素が成形されている場合は、要素の長さが重要である。いくつかの実施形態において、たとえば平面状の箔等の箔として気化要素が成形されている場合、組織と接触する要素の表面は、相対的に大きい。 In some embodiments, for example, as described above, the size of the lateral surface of the vaporizing element that contacts the tissue is relatively small. For example, if the element is shaped to penetrate a specific depth of tissue, the length of the element is important. In some embodiments, when the vaporizing element is molded as a foil, such as a planar foil, the surface of the element that contacts the tissue is relatively large.
いくつかの実施形態において、気化要素は、箔1001等、厚さが小さな平面状構成に成形されて、組織1005の表面に隣接する表面クレータ1003を気化させる。クレータ1003の深さは、たとえば0〜50μmの範囲であってもよい。 In some embodiments, the vaporizing element is molded into a planar configuration with a small thickness, such as foil 1001, to vaporize a surface crater 1003 adjacent to the surface of tissue 1005. The depth of crater 1003 may be, for example, in the range of 0 to 50 μm.
いくつかの実施形態において、箔1001は、ワイヤ1007(たとえば、銅ワイヤ)により加熱される。任意選択として、ワイヤ1007は、組織の反対側を向く箔1001の表面に搭載されている。任意選択として、ワイヤ1007は、箔1001に埋め込まれている。いくつかの実施形態において、ワイヤ1007は、電気絶縁材料で被覆されている。ワイヤ1007の両端部は、電源に直接または(たとえば、別のワイヤを介して)間接的に接続されている。いくつかの実施形態において、電源は、0.5〜9Vバッテリ1009等の低電圧電源である。 In some embodiments, the foil 1001 is heated by a wire 1007 (eg, a copper wire). Optionally, wire 1007 is mounted on the surface of foil 1001 that faces away from the tissue. Optionally, wire 1007 is embedded in foil 1001. In some embodiments, the wire 1007 is coated with an electrically insulating material. Both ends of the wire 1007 are connected directly or indirectly (eg, via another wire) to the power source. In some embodiments, the power source is a low voltage power source, such as a 0.5-9V battery 1009.
いくつかの実施形態においては、箔1001を保持するフレーム1011が設けられている。 In some embodiments, a frame 1011 that holds the foil 1001 is provided.
任意選択として、箔1001が相対的に軽量(たとえば、1グラム未満の重量)であることから、フレーム1011によって、箔1001の表面と組織とが十分に接触する。いくつかの実施形態においては、箔1001がわずかに窪んだ位置で保持されるため、フレーム1011が組織に接触することはない。 Optionally, because the foil 1001 is relatively lightweight (eg, less than 1 gram), the frame 1011 provides sufficient contact between the surface of the foil 1001 and the tissue. In some embodiments, the frame 1011 does not contact tissue because the foil 1001 is held in a slightly recessed position.
いくつかの実施形態において、フレーム1011は、たとえば加熱要素への結合によって、箔1001を加熱するように構成されている。 In some embodiments, the frame 1011 is configured to heat the foil 1001, for example by coupling to a heating element.
いくつかの実施形態において、フレーム1011は、箔1001を前進および後退させるバネ1013に取り付けられている。これに加えて、または代替としては、コイルおよび磁気アセンブリの利用によって、箔1001を移動させる。いくつかの実施形態において、バネ1013は、作動に際して1回の振動を行うように構成されている。 In some embodiments, the frame 1011 is attached to a spring 1013 that advances and retracts the foil 1001. In addition or alternatively, the foil 1001 is moved by use of a coil and magnetic assembly. In some embodiments, the spring 1013 is configured to oscillate once in operation.
いくつかの実施形態において、箔1001は、たとえばガラスまたは酸化アルミニウム被膜等の電気絶縁被膜を備える。いくつかの実施形態において、被膜は、窒化クロムおよび/または窒化アルミニウムを含む。 In some embodiments, the foil 1001 comprises an electrically insulating coating, such as a glass or aluminum oxide coating, for example. In some embodiments, the coating includes chromium nitride and / or aluminum nitride.
いくつかの実施形態においては、安全機構が設けられる。箔1001が組織1005に接触するとともに組織を気化させる熱エネルギーが消耗したら、バッテリ1009等の電源と加熱ワイヤ1007との間の接触が切り離される。任意選択として、箔1001が組織から後退すると、接触が回復して、ワイヤ1007が再び加熱される。電源の切り離しおよび/または再接続は、機械的および/または電気的(たとえば、トランジスタを使用)に行われる。 In some embodiments, a safety mechanism is provided. When the foil 1001 contacts the tissue 1005 and the thermal energy that vaporizes the tissue is consumed, the contact between the power source such as the battery 1009 and the heating wire 1007 is disconnected. Optionally, when the foil 1001 retracts from the tissue, contact is restored and the wire 1007 is heated again. The power supply is disconnected and / or reconnected mechanically and / or electrically (eg, using a transistor).
いくつかの実施形態においては、グランド915が設けられる。 In some embodiments, a ground 915 is provided.
いくつかの実施形態において、箔1001の表面積は、1mm2〜5cm2の範囲である。 In some embodiments, the surface area of the foil 1001 ranges from 1 mm 2 to 5 cm 2 .
いくつかの実施形態において、箔1001は、たとえば幅が100μmの薄片として成形されている。任意選択として、この場合、箔1001は、加熱ワイヤとして機能し、電流を導くようにしてもよい。組織への電流伝導を排除するため、箔1001は、電気絶縁材料で被覆されている。これに加えて、または代替として、相対的に低電圧の電源が用いられる。 In some embodiments, the foil 1001 is shaped as a flake, for example, having a width of 100 μm. Optionally, in this case, the foil 1001 may function as a heating wire and conduct current. To eliminate current conduction to the tissue, the foil 1001 is coated with an electrically insulating material. In addition, or alternatively, a relatively low voltage power supply is used.
いくつかの実施形態において、箔1001は、ステンレス鋼またはチタンで構成されている。 In some embodiments, the foil 1001 is composed of stainless steel or titanium.
任意選択として、箔1001は、電気メッキおよび/または電解研磨技術を用いて製造および/または気化要素への適用がなされている。いくつかの実施形態において、箔1001は、ガラスで構成されている。 Optionally, the foil 1001 is manufactured and / or applied to the vaporizing element using electroplating and / or electropolishing techniques. In some embodiments, the foil 1001 is composed of glass.
箔1001は、美容師が行うことが多い剥離および/またはマイクロ皮膚剥離等の皮膚処置において特に有用となり得る。箔は、たとえば目、首、および手の周りの皮膚組織の表面薄層の処置に利用可能である。 The foil 1001 can be particularly useful in skin treatments such as exfoliation and / or micro-derma exfoliation often performed by beauticians. The foil can be used to treat skin layers of skin tissue around the eyes, neck, and hands, for example.
以下は、皮膚の表面層を処置する薄い箔の使用を含む用途の例示的なパラメータ計算である。 The following is an exemplary parameter calculation for an application involving the use of a thin foil to treat the surface layer of the skin.
この例においては、ガラス(伝熱係数が約1W/mdegC)で構成された箔を使用する。箔の厚さは1mm、体積は0.1cm3、重量(M)は0.3グラムである。 In this example, a foil made of glass (having a heat transfer coefficient of about 1 W / mdegC) is used. The foil has a thickness of 1 mm, a volume of 0.1 cm 3 , and a weight (M) of 0.3 gram.
また、定数がk=100N/mで振動の振幅がX=1cmのバネを使用する。1回の振動の継続時間Tは、約10msecである。 A spring having a constant k = 100 N / m and a vibration amplitude X = 1 cm is used. The duration T of one vibration is about 10 msec.
箔およびバネ・アセンブリは、1回の振動において、皮膚をY=2mmの距離まで押すように構成されている。 The foil and spring assembly is configured to push the skin to a distance of Y = 2 mm in a single vibration.
上記アセンブリを用いた箔の組織内滞在時間は、以下の式によって計算することができる。 The residence time of the foil in the tissue using the assembly can be calculated by the following equation.
上記条件において、組織に形成されるクレータの深さは、約15μmである(皮膚の最外層である角質層の深さが15μmと推定される)。 Under the above conditions, the depth of the crater formed in the tissue is about 15 μm (the depth of the stratum corneum that is the outermost layer of the skin is estimated to be 15 μm).
最も高い温度まで加熱されたガラス箔の箇所から組織表面の箇所まで熱が放散する層の厚さ(Z)を計算するため、以下の式を適用可能である。 In order to calculate the thickness (Z) of the layer from which heat is dissipated from the location of the glass foil heated to the highest temperature to the location of the tissue surface, the following formula can be applied.
Kは、ガラスの熱伝導率であって、たとえば約10−2W/cmDegCである。
Ρは、ガラス箔の密度であって、たとえば3g/cm3である。
Cは、ガラス箔の熱容量であって、たとえば約0.8J/g*degCである。
K is the thermal conductivity of the glass and is, for example, about 10 −2 W / cmDegC.
The wrinkle is the density of the glass foil and is, for example, 3 g / cm 3 .
C is the heat capacity of the glass foil and is, for example, about 0.8 J / g * degC.
上記に示す2msecというガラス箔の組織内滞在時間の場合、熱放散層の計算厚さZは、約30μmである。 In the case of the residence time in the structure of the glass foil of 2 msec shown above, the calculated thickness Z of the heat dissipation layer is about 30 μm.
500℃の温度で30μmのガラスに蓄えられる熱エネルギー量は、熱容量(C)に温度を乗じて求められ、4Jである。 The amount of heat energy stored in a glass of 30 μm at a temperature of 500 ° C. is obtained by multiplying the heat capacity (C) by the temperature and is 4J.
したがって、2msecの滞在期間に、箔による4Jの熱エネルギーの組織への放散によって、組織を気化可能であることが分かる。水の気化に必要なエネルギーが約3000J/cm3であることから、4Jのエネルギーであれば、1.3*10−3cm3の体積を気化可能であるため、(クレータおよび気化箔の正方形寸法を仮定すると)深さ13μmのクレータを形成可能である。 Therefore, it can be seen that the tissue can be vaporized by the dissipation of the thermal energy of 4J to the tissue by the foil during the stay period of 2 msec. Since the energy required for vaporization of water is about 3000 J / cm 3 , a volume of 1.3 * 10 −3 cm 3 can be vaporized with an energy of 4 J (square of crater and vaporized foil) A crater with a depth of 13 μm can be formed (assuming the dimensions).
図11は、本発明のいくつかの実施形態に係る、フレーム1103により保持された平面状気化要素1101の例示的な構成を示している(フレームの一部のみを示している)。 FIG. 11 illustrates an exemplary configuration of a planar vaporization element 1101 held by a frame 1103 (only a portion of the frame is shown), according to some embodiments of the present invention.
いくつかの実施形態において、箔1101は、凹状の輪郭が形成されるように、フレーム1103に取り付けられている。動作中は、フレーム1103のロッドによって、箔1101からの熱の少なくとも一部を吸収可能である。時間とともに、フレーム1103のロッドは、箔1101の他の部分よりも高温になって、場合により、箔1101の縁部が過熱状態となる可能性がある。クレータ境界の過熱を防止するため、提示の構成を利用することにより、処置中に箔1101の縁部を組織から持ち上げることができる。 In some embodiments, the foil 1101 is attached to the frame 1103 such that a concave contour is formed. During operation, the rod of the frame 1103 can absorb at least a portion of the heat from the foil 1101. Over time, the rods of the frame 1103 may become hotter than other portions of the foil 1101, and in some cases, the edges of the foil 1101 may become overheated. In order to prevent overheating of the crater boundary, the edge of the foil 1101 can be lifted from the tissue during the procedure by utilizing the present configuration.
手持ち組織気化装置
図12は、本発明のいくつかの実施形態に係る、手持ち組織気化装置を示した図である。
Hand Tissue Vaporizer FIG. 12 shows a hand held tissue vaporizer according to some embodiments of the present invention.
いくつかの実施形態においては、たとえば図10において上述した1つまたは複数の気化箔のアセンブリが手持ち装置に組み込まれている。いくつかの実施形態において、手持ち装置の(組織に対向する)遠位部には、1つまたは複数のホイール1201を備える。任意選択として、たとえば皮膚等の組織の表面上でユーザが装置を摺動する。ホイール1201の直径は、たとえば1mm、5mm、1cm、2cm等、特定の距離だけ気化箔1203を前進させるように設定可能である。いくつかの実施形態においては、ホイール1201の回転によってバネ1207に力が加わり、これが箔1203を組織側へ押しやるように、レバーおよび/またはケーブル1205が設けられている。任意選択として、処置間に箔1203が組織から離間して位置決めされるように、レバー1205がバネを後退させる。 In some embodiments, for example, one or more vaporized foil assemblies as described above in FIG. 10 are incorporated into the handheld device. In some embodiments, the distal portion (facing tissue) of the handheld device comprises one or more wheels 1201. Optionally, the user slides the device over a surface of tissue such as skin. The diameter of the wheel 1201 can be set such that the vaporized foil 1203 is advanced by a specific distance, such as 1 mm, 5 mm, 1 cm, 2 cm, and the like. In some embodiments, a lever and / or cable 1205 is provided so that rotation of the wheel 1201 applies a force to the spring 1207, which pushes the foil 1203 toward the tissue. Optionally, lever 1205 retracts the spring so that foil 1203 is positioned away from the tissue during the procedure.
前進機構を備えた装置を使用する潜在的な利点として、顔面皮膚等の大きな表面領域の処置が挙げられる。 A potential advantage of using a device with an advancement mechanism is the treatment of large surface areas such as facial skin.
図13は、本発明のいくつかの実施形態に係る、組織のクレータを気化させる装置を示している。 FIG. 13 illustrates an apparatus for vaporizing a tissue crater, according to some embodiments of the present invention.
図13は、組織の表面上を転がるように構成された装置を示している。いくつかの実施形態において、この装置は、狭隘細長クレータを気化させる少なくとも1つのワイヤ1301を備える。いくつかの実施形態において、ワイヤ1301の熱容量は、深さが20〜100μmのクレータの気化を可能とする十分な大きさである。 FIG. 13 shows a device configured to roll over the surface of tissue. In some embodiments, the apparatus comprises at least one wire 1301 that vaporizes the narrow and narrow crater. In some embodiments, the heat capacity of the wire 1301 is large enough to allow vaporization of craters with a depth of 20-100 μm.
いくつかの実施形態において、ワイヤは、たとえばタングステン、ステンレス鋼、および/または銅で構成された金属ワイヤである。いくつかの実施形態において、ワイヤ1301は、ガラスまたはセラミックの薄層で被覆されている。いくつかの実施形態において、ワイヤ1301の直径は、20〜150μmの範囲である。ワイヤ1301の長さは、用途の種類に応じて、1〜20mmの範囲であってもよい。 In some embodiments, the wire is a metal wire comprised of, for example, tungsten, stainless steel, and / or copper. In some embodiments, the wire 1301 is coated with a thin layer of glass or ceramic. In some embodiments, the diameter of the wire 1301 ranges from 20 to 150 μm. The length of the wire 1301 may be in the range of 1-20 mm, depending on the type of application.
いくつかの実施形態においては、1つまたは複数のワイヤ1301(この図に示すように、たとえば4つのワイヤ)が2つのプレート1303間に伸張している。任意選択として、ワイヤは、たとえば動作中の変形を防止するため、プレート上で強く伸張している。 In some embodiments, one or more wires 1301 (eg, four wires as shown in this figure) extend between two plates 1303. Optionally, the wire is stretched strongly on the plate, for example to prevent deformation during operation.
いくつかの実施形態においては、プレート1303がホイール1305に接続されており、装置が組織1313の表面上で転がることができる。 In some embodiments, the plate 1303 is connected to the wheel 1305 so that the device can roll on the surface of the tissue 1313.
いくつかの実施形態において、ワイヤ1301は、たとえば両端において、逆帯電した電極1307に取り付けられている。任意選択として、電極1307は、ホイール1305に対して適所に固定されている。各電極には、点Aおよび点Bを端点とするブラシ状構造1309等の電流伝導構造が取り付けられていてもよい。電極1307は、たとえばバッテリ等の電源1311に接続されている。 In some embodiments, wires 1301 are attached to oppositely charged electrodes 1307, for example at both ends. Optionally, electrode 1307 is fixed in place relative to wheel 1305. Each electrode may be attached with a current conducting structure such as a brush-like structure 1309 having points A and B as end points. The electrode 1307 is connected to a power source 1311 such as a battery.
装置の動作中は、ホイール1305の回転によって、プレート1303が回転する。ワイヤ1301は、たとえば点Aにおいて構造1309に接触すると、電気回路を完成させるため、ワイヤ1301を介して電極1307間に電流が通じる。いくつかの実施形態においては、点Bが組織1313の近く(たとえば、組織から2mm未満)に配置されており、ワイヤ1301は、(円運動中に)構造1309を介して点AおよびB間で前進すると、たとえば200〜800℃まで加熱されて、組織を気化させる。任意選択として、ワイヤ1301が点Bから離れると、ワイヤ1301を介して電流が通じなくなる。 During the operation of the apparatus, the plate 1303 is rotated by the rotation of the wheel 1305. When the wire 1301 contacts the structure 1309 at point A, for example, a current is passed between the electrodes 1307 via the wire 1301 to complete the electrical circuit. In some embodiments, point B is located near tissue 1313 (eg, less than 2 mm from the tissue) and wire 1301 is between points A and B via structure 1309 (during circular motion). When it advances, it heats to 200-800 degreeC, for example, and vaporizes a structure | tissue. Optionally, when the wire 1301 moves away from the point B, no current passes through the wire 1301.
任意選択として、ワイヤ1301は、たとえば点Aに再度達するまで、回転に伴って冷える。ワイヤ1301を切り離す潜在的な利点として、組織に伝達される熱エネルギー量の制限が挙げられる。 Optionally, the wire 1301 cools with rotation, eg, until point A is reached again. A potential advantage of severing wire 1301 includes limiting the amount of thermal energy transferred to the tissue.
いくつかの実施形態においては、複数のワイヤを使用するが、組織中に生成されるクレータ間の距離は、ワイヤの数および/または装置の前進距離(たとえば、ホイールの完全な回転中の前進距離)によって決まる。 In some embodiments, multiple wires are used, but the distance between craters generated in the tissue depends on the number of wires and / or the advance distance of the device (eg, advance distance during full rotation of the wheel). ).
いくつかの実施形態において、組織は、ワイヤ1301の後退の後に冷却される。 In some embodiments, the tissue is cooled after the wire 1301 is retracted.
任意選択として、冷却は、たとえば1315で示すように、空気の吹き付けによって行われる。これに加えて、または代替として、冷却は、霧状液滴の吹き付け、液体の噴霧、低温金属プレートの組織への載置、および/または熱電冷却装置によって行われる。 Optionally, the cooling is performed by blowing air, as shown at 1315, for example. In addition or alternatively, cooling may be performed by spraying mist droplets, spraying liquid, placing a cold metal plate on tissue, and / or thermoelectric cooling devices.
いくつかの実施形態において、装置にはモータが接続されている。任意選択として、モータは、たとえば1〜20cm/secの一定速度等、特定の速度で装置を前進させるように構成されている。 In some embodiments, a motor is connected to the device. Optionally, the motor is configured to advance the device at a specific speed, for example a constant speed of 1-20 cm / sec.
例示的な装置は、(外周が約3cmであることにより)単一の回転中に約3cmの距離だけ転がるように構成された直径1cmのホイールおよび/またはプレートを具備していてもよい。プレート間には、たとえば1mmの間隔で、複数のワイヤ(たとえば、5本、10本、15本、25本、30本、これらの中間、以上、または以下の数のワイヤ)が伸張している。各ワイヤの直径は、たとえば50μmである。皮膚等の組織上で装置を10cm/secの速度で動かすことにより、各ワイヤの皮膚との接触の継続時間は、500μsecである。組織には、たとえば幅が50μmの細長狭隘クレータが1mmごとに形成される。 An exemplary apparatus may comprise a 1 cm diameter wheel and / or plate configured to roll a distance of about 3 cm during a single rotation (by having an outer circumference of about 3 cm). A plurality of wires (for example, five, ten, fifteen, twenty-five, thirty, the middle, more or less than the number of wires) extend between the plates, for example, at an interval of 1 mm. . The diameter of each wire is, for example, 50 μm. By moving the device on tissue such as skin at a speed of 10 cm / sec, the duration of contact of each wire with the skin is 500 μsec. In the tissue, for example, an elongated narrow crater having a width of 50 μm is formed every 1 mm.
任意選択として、クレータの深さは、皮膚の角質層を超えない。 Optionally, the depth of the crater does not exceed the stratum corneum of the skin.
ワイヤ長、直径、ワイヤ数、前進距離、および/または前進速度等のパラメータは、用途の種類に応じて選択可能である。たとえば、瘢痕の処置の場合は、1〜10mmの範囲のワイヤ長が好ましい。いくつかの実施形態において、装置の異なるワイヤは、長さおよび/または幅が異なることにより、多様な損傷パターンを生成する。 Parameters such as wire length, diameter, number of wires, advance distance, and / or advance speed can be selected depending on the type of application. For example, for scar treatment, a wire length in the range of 1-10 mm is preferred. In some embodiments, different wires of the device generate a variety of damage patterns due to different lengths and / or widths.
いくつかの実施形態において、装置の少なくとも一部(たとえば、ワイヤ)は、取り外し可能であるとともに、処分可能である。 In some embodiments, at least a portion of the device (eg, a wire) is removable and disposable.
爪処置用気化アレイ
図14は、本発明のいくつかの実施形態に係る、爪の角質層を貫通する気化要素または気化要素のアレイの使用を示している。
Nail Treatment Vaporization Array FIG. 14 illustrates the use of a vaporization element or array of vaporization elements that penetrate the stratum corneum of the nail, according to some embodiments of the present invention.
爪の角質層を通るクレータの形成は、液剤を爪に塗布して真菌感染症を処置する爪甲真菌症の処置において有用となり得る。角質層は、100〜300μmの厚さが可能であるため、薬剤が爪に浸透して感染した下層の皮膚の表面に達するのを防止する障壁を構成可能である。 Formation of a crater through the stratum corneum of the nail can be useful in the treatment of onychomycosis by applying a solution to the nail to treat a fungal infection. Since the stratum corneum can be 100-300 μm thick, it can constitute a barrier that prevents the drug from penetrating into the nail and reaching the surface of the underlying underlying skin.
図14は、爪1405を介してクレータまたは穴1403を気化させるように構成された気化要素1401を示している。いくつかの実施形態において、気化要素は、円筒状ロッド、ピラミッド、円錐状ロッド、またはこれらの組み合わせとして成形されている。 FIG. 14 shows a vaporizing element 1401 configured to vaporize a crater or hole 1403 via a claw 1405. In some embodiments, the vaporizing element is shaped as a cylindrical rod, pyramid, conical rod, or combinations thereof.
角質層の気化に用いられる任意選択としての処置温度プロファイルは、たとえば400〜500℃の範囲またはこれ以上である。なお、170℃等の低温では、気化とは対照的に、角質層が融けることになるため、要素の急速加熱が重要となり得る。ケラチンが融けると、別の障壁になって、その下の組織への薬剤の塗布を妨げる可能性がある。いくつかの実施形態において、処置継続時間は、1〜100msecの範囲である。 An optional treatment temperature profile used for stratum corneum vaporization is, for example, in the range of 400-500 ° C. or higher. Note that at low temperatures such as 170 ° C., the stratum corneum melts in contrast to vaporization, so rapid heating of the element can be important. As keratin melts, it can be another barrier that prevents the drug from being applied to the underlying tissue. In some embodiments, the treatment duration is in the range of 1-100 msec.
本発明者らは、底幅が1mmのピラミッド状の金被覆銅先端のアレイを450℃の温度まで加熱し、100msecの継続時間にわたって爪の表面に適用する実験を行った。角質層には、深さが300μmのクレータが形成された。 The inventors conducted an experiment in which an array of pyramidal gold-coated copper tips with a bottom width of 1 mm was heated to a temperature of 450 ° C. and applied to the surface of the nail for a duration of 100 msec. A crater having a depth of 300 μm was formed in the stratum corneum.
いくつかの実施形態においては、たとえばユーザが要素を爪の表面に適用する押下ボタンを備えたペン状ハウジングに単一の気化要素を組み付け可能である。1つまたは複数のクレータが形成されたら、液剤等の薬剤を塗布して、形成されたクレータを通過させることにより、感染した組織を処置することができる。 In some embodiments, for example, a single vaporizing element can be assembled in a pen-like housing with a push button that allows the user to apply the element to the nail surface. Once one or more craters are formed, the infected tissue can be treated by applying a drug, such as a liquid, and passing through the formed crater.
瘢痕処置用気化アレイ
図15は、本発明のいくつかの実施形態に係る、組織の瘢痕を処置する気化要素または気化要素のアレイの使用を示した図である。
Scar Treatment Vaporization Array FIG. 15 illustrates the use of a vaporization element or array of vaporization elements to treat tissue scars, according to some embodiments of the present invention.
いくつかの実施形態においては、気化アレイ1501が瘢痕組織1503に適用される。いくつかの実施形態においては、繰り返し処置の適用によって、層ごとに瘢痕組織を徐々に気化させる。繰り返し処置間の時間間隔は、処置する組織の種類に応じて、1日〜2カ月の範囲であってもよい。いくつかの実施形態において、処置間の時間間隔は、新たな瘢痕の形成速度を古い瘢痕の気化速度よりも小さくして新たな瘢痕の形成を防止するように決定される。 In some embodiments, a vaporization array 1501 is applied to scar tissue 1503. In some embodiments, the application of repeated treatment causes the scar tissue to gradually vaporize from layer to layer. The time interval between repeated treatments may range from 1 day to 2 months, depending on the type of tissue being treated. In some embodiments, the time interval between treatments is determined such that the rate of new scar formation is less than the rate of vaporization of old scars to prevent new scar formation.
いくつかの実施形態においては、400℃等の高温のため、気化クレータの壁に存在し得る炭素粒子が酸化されてCO2蒸気に変換され、クレータ壁が炭化物を含まなくなる。炭化物を含まないクレータ壁によって、組織の治癒がさらに促進される可能性がある。 In some embodiments, due to the high temperature, such as 400 ° C., the carbon particles that may be present on the walls of the vaporized crater are oxidized and converted to CO 2 vapor and the crater walls are free of carbides. A crater wall that does not contain carbides may further promote tissue healing.
いくつかの実施形態において、瘢痕処置に用いられる気化要素は、相対的に平坦および/またはわずかに曲線的な先端を有することにより、瘢痕組織のより深い層への不要な穿通が防止される。 In some embodiments, the vaporizing element used for scar treatment has a relatively flat and / or slightly curved tip to prevent unwanted penetration of deeper layers of scar tissue.
いくつかの実施形態において、組織における気化要素の滞在継続時間は、10〜100msecの範囲である。 In some embodiments, the residence time of the vaporizing element in the tissue ranges from 10-100 msec.
いくつかの実施形態においては、たとえば処置前および/または処置後に、露出した瘢痕組織に局所薬剤が塗布される。なお、薬剤は、露出した瘢痕組織のみならず、組織中に生じた如何なる種類の穴にも塗布可能である。いくつかの実施形態において、薬剤には、瘢痕組織等の処置組織の治癒を加速させ得るステロイドを含む。 In some embodiments, a topical agent is applied to exposed scar tissue, for example, before and / or after treatment. It should be noted that the drug can be applied not only to the exposed scar tissue, but also to any kind of hole created in the tissue. In some embodiments, the agent comprises a steroid that can accelerate healing of treated tissue, such as scar tissue.
図16Aおよび図16Bは、本発明のいくつかの実施形態に係る、異なる材料で構成された気化アレイを用いたフラクショナル・スキン・リサーフェシングの5日後の写真である。 16A and 16B are photographs after 5 days of fractional skin resurfacing using a vaporization array composed of different materials, according to some embodiments of the present invention.
図16Aは、ステンレス鋼で構成されたピラミッド状気化要素のアレイにより処置された腕の皮膚を示している。図16Bは、ALNで構成されたピラミッド状気化要素のアレイにより処置された腕の皮膚を示している。 FIG. 16A shows arm skin treated with an array of pyramidal vaporization elements composed of stainless steel. FIG. 16B shows arm skin treated with an array of pyramidal vaporization elements composed of ALN.
気化要素の寸法は、底幅が1.25mm、(プレートから要素の遠位端まで測定した)長さが1.25mm、要素の遠位端における表面の幅が200μmであった。処置中は、400〜450℃の範囲の温度まで両アレイを加熱した。 The dimensions of the vaporizing element were a bottom width of 1.25 mm, a length (measured from the plate to the element's distal end) of 1.25 mm, and a surface width at the element's distal end of 200 μm. During the procedure, both arrays were heated to a temperature in the range of 400-450 ° C.
組織との接触の継続時間は、ステンレス鋼アレイの場合に14〜25msec、ALNアレイの場合に6〜18msecの範囲であった。 The duration of contact with the tissue was in the range of 14-25 msec for the stainless steel array and 6-18 msec for the ALN array.
暗点1601は、形成されたクレータの位置を示しており、治癒中に痂皮の形成が始まっている。穏やかな処置の実現にはステンレス鋼要素を使用可能である一方、より侵襲的な処置にはALNを使用可能であることが示唆されている。 The dark spot 1601 indicates the position of the formed crater, and the formation of scabs begins during healing. It has been suggested that stainless steel elements can be used to achieve a mild procedure, while ALN can be used for more invasive procedures.
例示的なプリズム形状気化要素
図17は、例示的なプリズム形状気化先端1701を示している。いくつかの実施形態において、気化要素の長さ1703は、100μm〜1cmの範囲である。
Exemplary Prism Shape Vaporization Element FIG. 17 shows an exemplary prism shape vaporization tip 1701. In some embodiments, the vaporization element length 1703 ranges from 100 μm to 1 cm.
任意選択として、プリズム形状要素のアレイは、たとえば互いに平行に整列した10個、5個、15個、20個、30個、またはその他任意の数のプリズム形状要素を含む。任意選択として、プリズム形状要素のアレイは、細長クレータを組織に形成する。潜在的な利点としては、形成された細長クレータに対して垂直な配向で伸張する処置組織の相対的に高い伸展性が挙げられ、以下に詳しく記述する通り、組織への薬物送達に影響を及ぼし得る。これに加えて、または代替として、いくつかの実施形態においては、気化要素が六面体形状であってもよい。 Optionally, the array of prism-shaped elements includes, for example, 10, 5, 15, 20, 30, or any other number of prism-shaped elements aligned parallel to each other. Optionally, the array of prism-shaped elements forms an elongated crater in the tissue. Potential benefits include the relatively high extensibility of treated tissue that stretches in an orientation perpendicular to the formed elongated crater, which affects drug delivery to the tissue as described in detail below. obtain. In addition, or alternatively, in some embodiments, the vaporizing element may be hexahedral.
組織に対する気化可能な物質の塗布を含む組織気化方法
図18は、処置に先立つ組織への気化可能な物質の塗布を含む、皮膚等の組織を気化させる例示的な方法である。いくつかの実施形態においては(1801)、水および/またはゲル(たとえば、水性ゲル)等の気化可能な物質の層を組織に適用する。水および/またはゲルは、たとえば皮膚組織への直接配置に対して、相対的に均一な表面を処置対象の組織箇所に形成可能である。これに加えて、または代替として、水および/またはゲルは、組織の表面の形状に適合するように当該表面に付着する。水および/またはゲルの蒸気は、患者および医療関係者に安全であるため、これらの物質を気化可能な物質として使用するのに適している。
Tissue vaporization method including application of vaporizable material to tissue FIG. 18 is an exemplary method for vaporizing tissue such as skin, including application of vaporizable material to tissue prior to treatment. In some embodiments (1801), a layer of vaporizable material such as water and / or gel (eg, aqueous gel) is applied to the tissue. Water and / or gel can form a relatively uniform surface at the tissue site to be treated, for example, for direct placement on skin tissue. In addition or alternatively, the water and / or gel adheres to the surface to conform to the shape of the tissue surface. Water and / or gel vapors are suitable for use as vaporizable materials because they are safe for patients and medical personnel.
いくつかの実施形態において、気化可能な層の厚さは、20、30、50μm等、10〜80μmの範囲である。その後、たとえば任意選択としてアレイ状に配置された1つまたは複数の気化要素を用いることにより、ゲルで覆われた組織中のクレータを気化可能である(1803)。任意選択として、組織が気化する前に、適用した物質が気化する。水またはゲル等の物質を適用する利点の1つとしては、気化深さの制御が挙げられ、任意選択として、組織に対する気化要素の移動の正確な制御の必要性が低くなる。たとえば、30μm厚のゲル層を適用するとともに、(たとえば、アレイを作動させるように構成された制御ユニットを用いて)50μmの深さを気化させるように気化要素を設定することにより、組織には、20μm深さのクレータが形成されることになる。いくつかの実施形態において、ゲルの適用は、制御ユニットによって作動および/または制御される。任意選択として、制御ユニットは、ゲルの厚さを決定するように構成されている。 In some embodiments, the vaporizable layer thickness ranges from 10-80 μm, such as 20, 30, 50 μm. The craters in the tissue covered with the gel can then be vaporized (1803), for example by using one or more vaporizing elements, optionally arranged in an array. Optionally, the applied material evaporates before the tissue evaporates. One advantage of applying a material such as water or gel includes control of the vaporization depth, optionally reducing the need for precise control of the movement of the vaporization element relative to the tissue. For example, by applying a 30 μm thick gel layer and setting the vaporization element to vaporize a depth of 50 μm (eg, using a control unit configured to operate the array), the tissue A crater with a depth of 20 μm is formed. In some embodiments, gel application is activated and / or controlled by a control unit. Optionally, the control unit is configured to determine the gel thickness.
水平および垂直速度成分を含む例示的な移動プロファイル
図19A〜図19Fは、垂直速度成分v1および水平速度成分v2を含む気化要素のアレイおよび/または単一の気化要素の例示的な移動プロファイルを示している。
Exemplary Movement Profiles Including Horizontal and Vertical Velocity Components FIGS. 19A-19F illustrate an exemplary movement profile of an array of vaporization elements and / or a single vaporization element that includes vertical velocity component v1 and horizontal velocity component v2. ing.
本明細書に概説の移動プロファイルは、表皮の最外層である角質層の気化において特に有用となり得る。潜在的な利点としては、下側の表皮層の損傷を伴わない角質層の気化が挙げられる。 The migration profile outlined herein can be particularly useful in vaporizing the stratum corneum, the outermost layer of the epidermis. Potential advantages include stratum corneum vaporization without damage to the underlying epidermis layer.
図19Aは、任意選択として手持ち気化装置の遠位端に構成された気化要素のアレイ1901が組織(たとえば、皮膚)1903に向かって前進する一実施形態を示している。いくつかの実施形態においては、たとえば組織との接触に先立って、たとえばレバー、モータ、および/もしくはホイール、または組織と平行にアレイを前進させるのに適した他の手段を用いることにより、アレイが水平方向に摺動する。いくつかの実施形態においては、組織と平行なアレイの移動により、たとえば正方形(たとえば、200×200μm2の面積、120×120μm2のサイズ、400×400μm2のサイズ、これらの中間、以上、または以下の面積)、長方形(たとえば、100×10,000μm2、50×500μm2、600×8000μm2、これらの中間、以上、または以下の面積)、または他の形状として処置領域が成形されるようになっていてもよい。いくつかの実施形態において、平行移動は、たとえば組織の上0.7mm、0.5mm、0.2mm等、気化要素の遠位端が組織からわずかな距離だけ上にある場合に、組織との接触に先立って作動される。任意選択として、水平移動は、気化要素が組織から持ち上げられると終了する。 FIG. 19A illustrates one embodiment in which an array of vaporization elements 1901, optionally configured at the distal end of a handheld vaporizer, is advanced toward tissue (eg, skin) 1903. FIG. In some embodiments, the array is made, for example, by using a lever, motor, and / or wheel, or other means suitable for advancing the array parallel to the tissue, for example prior to contact with the tissue. Slide horizontally. In some embodiments, movement of the array parallel to the tissue may result in, for example, a square (eg, 200 × 200 μm 2 area, 120 × 120 μm 2 size, 400 × 400 μm 2 size, intermediate or above, or The treatment area may be shaped as the following area), rectangular (eg, 100 × 10,000 μm 2 , 50 × 500 μm 2 , 600 × 8000 μm 2 , intermediate, above or below), or other shapes It may be. In some embodiments, the translation is relative to the tissue when the distal end of the vaporizing element is only a short distance from the tissue, eg, 0.7 mm, 0.5 mm, 0.2 mm above the tissue. Actuated prior to contact. Optionally, the horizontal movement is terminated when the vaporizing element is lifted from the tissue.
図19Bに示す実施形態は、たとえばロッド1905として成形された単一の気化要素を含む。任意選択として、水平移動が適用されていない場合(すなわち、V2=0)、要素の最大穿通深さHは、たとえば60、75、90μm、これらの中間、以上、または以下の深さ等、50〜100μmの範囲である。形成クレータの処置表面領域は、たとえば150、200、250μm、これらの中間、以上、または以下の直径等、100〜300μmの範囲のロッド1905の直径Dによって決まるようになっていてもよい。なお、Dは、直径のみならず、たとえば気化要素が正方形または長方形の断面プロファイルを有する場合の要素の任意の幅を表していてもよい。 The embodiment shown in FIG. 19B includes a single vaporizing element shaped, for example, as a rod 1905. Optionally, if no horizontal movement is applied (ie, V2 = 0), the maximum penetration depth H of the element is, for example, 60, 75, 90 μm, intermediate, above or below, 50, etc. It is in the range of ~ 100 μm. The treatment surface area of the forming crater may be determined by the diameter D of the rod 1905 in the range of 100-300 μm, such as 150, 200, 250 μm, the middle, above or below diameters. Note that D may represent not only the diameter but also the arbitrary width of the element when the vaporizing element has a square or rectangular cross-sectional profile, for example.
図19Cは、たとえば図19Bに示す気化ロッド1905の移動パターンを示しており、水平速度成分を含む。 FIG. 19C shows a movement pattern of the vaporizing rod 1905 shown in FIG. 19B, for example, and includes a horizontal velocity component.
任意選択として、水平速度は、一定である。あるいは、水平速度は変化するものであり、たとえば組織との最初の接触点と組織解放点との間で増加する。 Optionally, the horizontal speed is constant. Alternatively, the horizontal velocity varies and increases, for example, between the initial point of contact with the tissue and the tissue release point.
いくつかの実施形態においては、ロッド1905の水平移動によって、組織全体に染み付くクレータが形成される。任意選択として、穿通深さHは、小さくなる。たとえば、形成クレータの水平方向の幅が直径Dに係数Nを乗じたものである場合(たとえば、3、5、7、これらの中間、以上、または以下の値等、2〜10の範囲である場合)、穿通深さHは任意選択として、同じ係数Nだけ小さくなり、H/Nという穿通深さになる。 In some embodiments, horizontal movement of the rod 1905 forms a crater that will stain the entire tissue. Optionally, the penetration depth H is reduced. For example, when the horizontal width of the formed crater is a diameter D multiplied by a factor N (eg, 3, 5, 7, intermediate, above, or below, such as 2-10 ranges) The penetration depth H is optionally reduced by the same factor N, resulting in a penetration depth of H / N.
以下の数値例において、直径D=200μm、穿通深さH(水平速度の適用なし)=100μm、および組織との接触継続時間=5msecである。任意選択として、v2=40cm/sec(200μm/0.5msec)の水平速度の適用により、形成クレータの幅は、たとえば水平速度が適用されない場合に形成される200μmの代わりに、5msec〜2000μmの接触期間において大きくなる。200μmの領域の滞在時間が5msecであることから、N=10という係数が得られる。これにより、穿通深さHは、N=10だけ小さくなり、10μmになる。 In the following numerical examples, the diameter D = 200 μm, the penetration depth H (no application of horizontal velocity) = 100 μm, and the contact duration with the tissue = 5 msec. Optionally, by applying a horizontal speed of v2 = 40 cm / sec (200 μm / 0.5 msec), the width of the forming crater is, for example, a contact of 5 msec to 2000 μm instead of 200 μm formed when no horizontal speed is applied. Become larger in the period. Since the residence time in the 200 μm region is 5 msec, a coefficient of N = 10 is obtained. As a result, the penetration depth H is reduced by N = 10 to 10 μm.
気化要素(または、気化要素のアレイ)を水平に移動させる潜在的な利点として、気化の精度の向上が挙げられる。たとえば、上記の例において、深さ100μmのクレータの気化に適した装置は、水平速度成分が追加された場合に深さ10μmだけ気化可能であるため、公差が大きくなる。 A potential advantage of moving a vaporization element (or an array of vaporization elements) horizontally is improved vaporization accuracy. For example, in the above example, an apparatus suitable for vaporizing a crater having a depth of 100 μm can be vaporized only by a depth of 10 μm when a horizontal velocity component is added, so that the tolerance increases.
任意選択として、このような装置は、皮膚の角質層の厚さが約10μmであることから、より深い組織層の損傷を伴わない角質層の処置に適するものとなる。 Optionally, such a device is suitable for the treatment of the stratum corneum without deeper tissue damage, since the skin stratum corneum thickness is about 10 μm.
いくつかの実施形態において、装置を動作させるように構成された制御装置は、自動的またはユーザから受けた入力によって、穿通深さ、組織との接触継続時間、垂直速度、および/または水平速度等の1つまたは複数のパラメータを選択および/または修正するように構成されている。任意選択として、制御装置は、使用する気化要素のサイズを選択するように構成されている。任意選択として、制御装置は、第3のパラメータに影響する2つ以上のパラメータの選択および組み合わせによって、たとえば水平速度および/または気化要素のサイズの選択により、組織位置上の要素の滞在時間を制御するように構成されている。いくつかの実施形態において、制御装置は、パルスでの処置の適用によって、たとえば所要のより深い穿通深さ(たとえば、10μmではなく20μm)を得るように構成されている。 In some embodiments, a control device configured to operate the device may have a penetration depth, a duration of contact with tissue, a vertical velocity, and / or a horizontal velocity, etc., automatically or by input received from a user. Are configured to select and / or modify one or more of the parameters. Optionally, the controller is configured to select the size of the vaporizing element to use. Optionally, the control device controls the residence time of the element on the tissue location by selection and combination of two or more parameters affecting the third parameter, for example by selection of horizontal velocity and / or vaporization element size. Is configured to do. In some embodiments, the controller is configured to obtain the required deeper penetration depth (eg, 20 μm instead of 10 μm), for example, by application of treatment with pulses.
本発明者らは、皮膚の処置において、気化要素を皮膚に水平に移動させる場合、組織の抵抗は相対的に微小または皆無であることを実験において示している。少なくとも部分的には、皮膚の弾性によって、皮膚上の気化要素の摺動が可能であることが示唆されている。 The inventors have shown in experiments that in the treatment of skin, when the vaporizing element is moved horizontally to the skin, the tissue resistance is relatively negligible or absent. It has been suggested, at least in part, that the elasticity of the skin allows sliding of the vaporizing element on the skin.
図19Dおよび図19Eは、手持ち装置1907の水平移動の一実施態様を示している。図19Dに示す装置1907は、組織上を転がるように構成された一組のホイール1909を備える。任意選択として、この移動は、DCモータまたはステッピング・モータ等のモータにより駆動される。任意選択として、この移動は、マイクロプロセッサによって制御される。図19Eに示す装置は、組織上に載置された遠位カップ構造1911を備える。任意選択として、気化要素1913は、カップ1911の開口1915または指定穴を通過可能である。いくつかの実施形態においては、装置1907にソレノイド1917(または、水平移動の生成に適した任意のバネもしくはモータ)が結合されて、組織上でアレイを押す水平力Fを印加する。 19D and 19E show one embodiment of horizontal movement of the handheld device 1907. FIG. The device 1907 shown in FIG. 19D includes a set of wheels 1909 configured to roll over tissue. Optionally, this movement is driven by a motor such as a DC motor or a stepping motor. Optionally, this movement is controlled by a microprocessor. The device shown in FIG. 19E includes a distal cup structure 1911 mounted on tissue. Optionally, the vaporizing element 1913 can pass through the opening 1915 or a designated hole of the cup 1911. In some embodiments, the device 1907 is coupled to a solenoid 1917 (or any spring or motor suitable for generating horizontal movement) to apply a horizontal force F that pushes the array over the tissue.
図19Fは、たとえば皮膚の角質層の処置のために気化要素のアレイを水平に移動させるのに必要な力Fの例示的な定量化計算を与えている。一実施形態においては、標識Aのアレイ位置に示すように、気化要素1913と組織1919との間の接触の前に力Fが印加される。任意選択として、位置Aにおいては、水平速度v2=0である。アレイを距離Xだけ移動させて位置Bに達すると、速度は、最大値v2=40cm/secまで増加する。任意選択として、気化中の速度は、一定に維持される。装置1907の重量がM(たとえば、M=500g)である場合、アレイ1913の水平加速度は、F/Mとなる。アレイの位置Aと位置Bとの間の時間である標識tの継続時間は、以下の式を満足する。
X=a*t2/2およびv2=a*t、よって、
a=v22/(2X)→F/M=v22/2X→F=M*v22/2X
M=500g、v2=40cm/sec、X=4mmという値の場合、所要の力Fは等しい。
F=(0.5×16×10−2)/(2×4×10−3)〜10N〜1Kgf
別の例において、たとえば長さが1cmで直径が100μmのワイヤの形態の単一の細長気化要素の場合、重量100gの手持ち装置で20cm/secの水平速度を得るのに必要な力Fは、滞在時間が500μsecの場合、70gfとなる。
FIG. 19F provides an exemplary quantification calculation of the force F required to move the array of vaporization elements horizontally, for example for the treatment of the stratum corneum of the skin. In one embodiment, a force F is applied prior to contact between the vaporizing element 1913 and the tissue 1919 as shown in the array location of the label A. Optionally, at position A, the horizontal velocity v2 = 0. When the array is moved by a distance X and reaches position B, the speed increases to a maximum value v2 = 40 cm / sec. Optionally, the rate during vaporization is kept constant. When the weight of the device 1907 is M (for example, M = 500 g), the horizontal acceleration of the array 1913 is F / M. The duration of the label t, which is the time between position A and position B of the array, satisfies the following equation:
X = a * t 2/2 and v2 = a * t, therefore,
a = v2 2 / (2X) → F / M = v2 2 / 2X → F = M * v2 2 / 2X
For the values M = 500 g, v2 = 40 cm / sec, X = 4 mm, the required force F is equal.
F = (0.5 * 16 * 10 <-2 >) / (2 * 4 * 10 < -3 >)-10N-1Kgf
In another example, for a single elongated vaporization element, for example in the form of a wire 1 cm long and 100 μm in diameter, the force F required to obtain a horizontal velocity of 20 cm / sec with a handheld device weighing 100 g is: When the staying time is 500 μsec, it is 70 gf.
1つまたは複数の圧電トランスデューサを備えたアレイ・アセンブリ
図20は、1つまたは複数の圧電バイモルフ・トランスデューサ2001を含む一実施形態を示している。いくつかの実施形態においては、アレイ2003が1つまたは複数の断熱ロッド2005に結合されており、これがトランスデューサ2001と接触している。
Array Assembly with One or More Piezoelectric Transducers FIG. 20 illustrates one embodiment that includes one or more piezoelectric bimorph transducers 2001. In some embodiments, the array 2003 is coupled to one or more insulating rods 2005 that are in contact with the transducer 2001.
任意選択として、トランスデューサ2001は、電気的な作動により変形して、加熱要素2007側に屈曲し、アレイ2003の気化要素と加熱要素2007との間に電気的な接触を確立する。任意選択として、トランスデューサ2001は、たとえばフレーム2011を介して駆動ロッド2009に接続されている。いくつかの実施形態においては、(たとえば、モータまたはバネ(図示せず)を用いて)遠位方向および/または近位方向にロッド2009を駆動することにより、圧電トランスデューサ2001の移動と同時に加熱要素2007が上下する。 Optionally, transducer 2001 is deformed by electrical actuation and bends toward heating element 2007 to establish electrical contact between the vaporizing elements of array 2003 and heating element 2007. Optionally, transducer 2001 is connected to drive rod 2009 via frame 2011, for example. In some embodiments, the heating element simultaneously with movement of the piezoelectric transducer 2001 by driving the rod 2009 in the distal and / or proximal direction (eg, using a motor or spring (not shown)). 2007 goes up and down.
一実施形態において、たとえば加熱要素2007、圧電トランスデューサ2001、およびアレイ2003を備えた上記のようなアセンブリは、アレイ2003の先端が組織に近接する位置まで下降するが、依然として組織には接触しない。たとえば、アレイ2003の気化要素の遠位端は、組織の表面上0.5mmに位置決めされる。任意選択として、この点において、図20Aに示すように、アレイ2003が加熱要素2007に接触し、これにより、気化要素は、たとえば400℃の温度まで加熱される。いくつかの実施形態において、アレイと組織との間の距離は、制御装置によって識別される。 In one embodiment, an assembly such as that described above comprising, for example, a heating element 2007, a piezoelectric transducer 2001, and an array 2003 is lowered to a position where the tip of the array 2003 is proximate to the tissue, but still does not contact the tissue. For example, the distal end of the vaporizing elements of array 2003 is positioned 0.5 mm above the surface of the tissue. Optionally, at this point, as shown in FIG. 20A, array 2003 contacts heating element 2007, which causes the vaporizing element to be heated to a temperature of, for example, 400 degrees Celsius. In some embodiments, the distance between the array and the tissue is identified by a controller.
任意選択として、制御装置は、たとえば印加電位の極性を反転させることにより、距離のインジケーションに基づいて、トランスデューサを作動させるように構成されている。いくつかの実施形態においては、図20Bに示すように、印加電圧に応答してトランスデューサが変形し、アレイ2003を加熱要素2007から切り離す。アレイ2003が遠位方向に前進することにより、気化要素は、組織を貫通してこれを気化させる。圧電トランスデューサを用いてアレイを動作させる潜在的な利点としては、短い応答時間が挙げられ、たとえば約±1μmの精度で20μmの深さまで、たとえば100μsec以下の間に角質層を気化可能である。処置期間が終わったら、制御装置は、トランスデューサの印加電圧の極性を再び反転させて、アレイ2003と加熱要素2007とを再び接触させるようにしてもよい。 Optionally, the controller is configured to actuate the transducer based on distance indication, for example, by reversing the polarity of the applied potential. In some embodiments, as shown in FIG. 20B, the transducer deforms in response to the applied voltage, disconnecting the array 2003 from the heating element 2007. As the array 2003 is advanced distally, the vaporizing element penetrates the tissue and vaporizes it. Potential advantages of operating the array with piezoelectric transducers include short response times, such as the ability to vaporize the stratum corneum to a depth of 20 μm with an accuracy of about ± 1 μm, for example less than 100 μsec. At the end of the treatment period, the controller may reverse the polarity of the applied voltage of the transducer again to bring the array 2003 and the heating element 2007 into contact again.
例示的な一実施形態において、加熱要素2007およびアレイ2003は、互いに結合されている間、たとえば100msecの時間内に、皮膚の表面上250〜500μmの距離まで移動する。アセンブリは、たとえば25msec等、加熱された気化要素からの赤外線放射による皮膚の損傷を低減または防止するのに十分短い時間にわたって、この位置に維持される。いくつかの実施形態において、圧電トランスデューサは、長さLとして40mm、幅Wとして20mm、および厚さTとして0.5mmという寸法を有していてもよい。トランスデューサの偏位は、2.7*10−3*L2メートル/ボルトで与えられる。すなわち、50ボルトで210μmまたは100ボルトで500μmである。トランスデューサの共振周波数は、たとえば150Hzである。任意選択として、トランスデューサをその共振周波数で作動させた場合、アレイの1回の振動の長さは、およそ7msecである。振動の振幅が500μmで振動の時間が7msecの場合、20μmの穿通深さに達した際のアレイの滞在継続時間は、500μsec未満である。また、トランスデューサを作動させる電位を変更することにより、振動の振幅が修正されるようになっていてもよい。 In one exemplary embodiment, the heating element 2007 and the array 2003 move to a distance of 250-500 μm over the surface of the skin while being coupled to each other, for example within a time of 100 msec. The assembly is maintained in this position for a time short enough to reduce or prevent skin damage due to infrared radiation from the heated vaporizing element, eg, 25 msec. In some embodiments, the piezoelectric transducer may have dimensions of 40 mm for length L, 20 mm for width W, and 0.5 mm for thickness T. The transducer excursion is given by 2.7 * 10 −3 * L 2 meters / volt. That is, it is 210 μm at 50 volts or 500 μm at 100 volts. The resonance frequency of the transducer is 150 Hz, for example. Optionally, when the transducer is operated at its resonant frequency, the length of one vibration of the array is approximately 7 msec. When the amplitude of vibration is 500 μm and the vibration time is 7 msec, the staying duration of the array when the penetration depth of 20 μm is reached is less than 500 μsec. Further, the amplitude of vibration may be corrected by changing the potential for operating the transducer.
高伝導コアを備えた気化要素の追加の設計
いくつかの実施形態においては、図21に示すように、チタンまたはステンレス鋼等の生体適合性材料2103および高伝導コア2105(たとえば、銅を含む)で気化要素2101が構成されている。いくつかの実施形態において、コア2105は、この図に示すように、たとえばピラミッド状要素等の要素内に埋め込まれたプラグとして成形されている。任意選択として、生体適合性層2103は、酸化チタンの薄層(たとえば、厚さ1μm未満)で被覆されている。任意選択として、酸化チタン層は、700℃等の高温に耐えられる。
Additional Design of Vaporization Element with High Conductivity Core In some embodiments, as shown in FIG. 21, a biocompatible material 2103 such as titanium or stainless steel and a high conductivity core 2105 (eg, including copper) Thus, the vaporizing element 2101 is configured. In some embodiments, the core 2105 is shaped as a plug embedded within an element, such as a pyramidal element, as shown in this figure. Optionally, biocompatible layer 2103 is coated with a thin layer of titanium oxide (eg, less than 1 μm thick). Optionally, the titanium oxide layer can withstand high temperatures such as 700 ° C.
いくつかの実施形態において、コア2105と生体適合性層2103とが熱的に十分接触している場合は、軸2107に沿った気化要素の熱緩和時間(すなわち、平衡へと戻るのに要する時間)が短くなる。たとえば、気化要素の全長Xの半分に等しい長さのコア2105を(たとえば、ろう付けプロセスにより)組み込むことによって、熱緩和時間は、(たとえば、X2に比例することから)約4倍短くなる可能性がある。任意選択として、コア2105が銅で構成されて熱伝導率が約400W/msecであり、生体適合性層2103がステンレス鋼またはチタンで構成されて熱伝導率が16〜25W/msecである場合、要素2101の有効熱伝導率は、約80W/msecである。 In some embodiments, if the core 2105 and the biocompatible layer 2103 are in sufficient thermal contact, the thermal relaxation time of the vaporization element along the axis 2107 (ie, the time required to return to equilibrium). ) Becomes shorter. For example, by incorporating a core 2105 of a length equal to half of the total length X of the vaporization element (eg, by a brazing process), the thermal relaxation time is reduced by about four times (eg, because it is proportional to X 2 ). there is a possibility. Optionally, when the core 2105 is composed of copper and has a thermal conductivity of about 400 W / msec, and the biocompatible layer 2103 is composed of stainless steel or titanium and has a thermal conductivity of 16 to 25 W / msec, The effective thermal conductivity of element 2101 is about 80 W / msec.
図22Aおよび図22Bは、コア2201が銅等の熱伝導率が高い材料で形成され、たとえばチタンおよび/またはステンレス鋼で構成された薄い生体適合性金属シート2203により被覆された一実施形態を示している。任意選択として、シート2203は、気化要素のコア2201の形状に従って製造される。任意選択として、シート2203は、厚さが一定である。あるいは、シート2203は、厚さが変化する。任意選択として、シート2203は、気化要素の所定の寸法を満たすようにサイズ指定されており、たとえば厚さが200μmである。いくつかの実施形態において、シート2203は、10μm、50μm、150μm、これらの中間、以上、または以下の厚さで形成されている。いくつかの実施形態において、シート2203は、印圧加工プロセスを用いて生成される。任意選択として、シート2203は、圧力の印加によって、コア2201に取り付けられる。任意選択として、シート2203は、たとえば900℃の高温でコア2201にろう付けされることにより、材料間の接触を向上させて熱伝導率を高くする。 22A and 22B show an embodiment in which the core 2201 is formed of a material with high thermal conductivity, such as copper, and is covered by a thin biocompatible metal sheet 2203 made of, for example, titanium and / or stainless steel. ing. Optionally, the sheet 2203 is manufactured according to the shape of the vaporizing element core 2201. Optionally, the sheet 2203 has a constant thickness. Alternatively, the thickness of the sheet 2203 changes. Optionally, the sheet 2203 is sized to meet the predetermined dimensions of the vaporizing element, eg, 200 μm thick. In some embodiments, the sheet 2203 is formed with a thickness of 10 μm, 50 μm, 150 μm, intermediate, above, or below. In some embodiments, the sheet 2203 is generated using a stamping process. Optionally, the sheet 2203 is attached to the core 2201 by application of pressure. Optionally, the sheet 2203 is brazed to the core 2201, for example at a high temperature of 900 ° C., thereby improving the contact between the materials and increasing the thermal conductivity.
いくつかの実施形態においては、さまざまな長さおよび/または幅の気化要素によって、さまざまな深さのクレータが生成される。任意選択として、要素のさまざまな長さおよび/または幅は、さまざまな厚さで形成されたシート2203を用いることによって得られる。 In some embodiments, craters of varying depths are generated by vaporizing elements of varying lengths and / or widths. Optionally, different lengths and / or widths of the elements are obtained by using sheets 2203 formed with different thicknesses.
いくつかの実施形態においては、たとえば図22Bに示すように、気化要素が搭載されたプレート2205にシート2203が接触しない。潜在的な利点としては、気化要素のコア2201に対するシート2203のより簡単な搭載プロセスが挙げられ、コアと接触するシートの面積の低減および両者間の結合の増強が可能である。任意選択として、この搭載は、たとえば約900℃まで加熱されたオーブンを用いることにより、ろう付けによって行われる。コアとシートとの間に空気が閉じ込められた場合でも、この空気は、シートとプレートとの間に形成された空間2207へと流れ得る。 In some embodiments, for example as shown in FIG. 22B, the sheet 2203 does not contact the plate 2205 on which the vaporizing element is mounted. Potential advantages include a simpler mounting process of the sheet 2203 to the vaporizing element core 2201, which can reduce the area of the sheet in contact with the core and increase the coupling between them. Optionally, this mounting is done by brazing, for example by using an oven heated to about 900 ° C. Even when air is trapped between the core and the sheet, this air can flow into the space 2207 formed between the sheet and the plate.
本願からの特許の有効期間中に、多くの関連する気化アレイおよび/または要素が開発されるであろうが、気化アレイおよび/または要素という用語の範囲には、このような新しい技術をすべて先験的に含むことになるものと予想される。 Many related vaporization arrays and / or elements will be developed during the validity period of the patent from this application, but the term vaporization arrays and / or elements falls within the scope of all such new technologies. It is expected to be included experimentally.
用語「備える、含む(comprises、comprising)」、「具備する、含む(includes、including)」、「有する(having)」、およびそれぞれの同根語は、「非限定的に含む」ことを意味する。 The terms “comprises, including”, “includes, including”, “having” and the respective equivalents mean “including but not limited to”.
用語「〜からなる(consisting of)」は、「限定的に含む」ことを意味する。 The term “consisting of” means “including in a limited way”.
用語「本質的に〜からなる(consisting essentially of)」は、組成、方法、または構造が別の成分、ステップ、および/または部品を含み得ることを意味するが、この別の成分、ステップ、および/または部品によって、特許請求の範囲に係る組成、方法、または構造の基本的かつ新規な特性が実質的に変化しない場合に限る。 The term “consisting essentially of” means that a composition, method, or structure may include another component, step, and / or component, but this other component, step, and And / or only if the component does not substantially change the basic and novel characteristics of the claimed composition, method or structure.
本明細書において、単数形「a」、「an」、および「the」は、文脈上の別段の明示がない限り、対象要素の複数形も含む。たとえば、用語「化合物(a compound)」または「少なくとも1つの化合物(at least one compound)」には、複数の化合物(それらの混合物も含む)を含む場合がある。 In this specification, the singular forms “a”, “an”, and “the” include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. For example, the term “a compound” or “at least one compound” may include a plurality of compounds (including mixtures thereof).
本願の全体を通して、本発明の種々実施形態は、範囲形式で提示する場合がある。範囲形式での記述は単に、利便性および簡潔性を目的としており、本発明の範囲に関する絶対的な限定と解釈すべきではないことを理解されたい。したがって、範囲に関する記述は、考え得るすべての部分範囲の他、当該範囲内の個々の数値を具体的に開示したものと考えるべきである。たとえば、1〜6等の範囲の記述は、1〜3、1〜4、1〜5、2〜4、2〜6、3〜6等の部分範囲の他、当該範囲内の個々の数(たとえば、1、2、3、4、5、および6)を具体的に開示したものと考えるべきである。これは、範囲の広さと無関係に当てはまる。 Throughout this application, various embodiments of this invention may be presented in a range format. It should be understood that the description in range format is merely for convenience and brevity and should not be construed as an absolute limitation on the scope of the invention. Accordingly, a description regarding a range should be considered to have specifically disclosed all the possible subranges as well as individual numerical values within that range. For example, the description of a range such as 1 to 6 includes a partial range such as 1 to 3, 1 to 4, 1 to 5, 2 to 4, 2 to 6, and 3 to 6 as well as individual numbers within the range ( For example, 1, 2, 3, 4, 5, and 6) should be considered as specifically disclosed. This is true regardless of the breadth of the range.
本明細書において数値範囲を指定している場合は常に、指定範囲内の任意の引用数値(分数または整数)を含むことを意味する。第1の指定数と第2の指定数との「間の範囲」という表現および第1の指定数「から」第2の指定数「までの範囲」という表現は、本明細書において区別なく使用しており、第1および第2の指定数ならびに両者間のすべての分数および整数を含むことを意味する。 Whenever a numerical range is specified in this specification, it is meant to include any quoted numerical value (fractional or integer) within the specified range. The expression “range between” the first designated number and the second designated number and the expression “range between the first designated number“ to ”and the second designated number“ range ”are used interchangeably in this specification. And includes the first and second specified numbers and all fractions and integers between them.
本明細書において、用語「方法」は、化学、薬理学、生物学、生化学、および医学の専門家に既知または化学、薬理学、生物学、生化学、および医学の専門家が既知の方式、手段、技術、および手順から容易に開発し得る方式、手段、技術、および手順(ただし、これらに限らない)を含む所与のタスクを実現するための方式、手段、技術、および手順を表す。 As used herein, the term “method” is known to chemistry, pharmacology, biology, biochemistry, and medical professionals or is known to chemistry, pharmacology, biology, biochemistry, and medical professionals. Represents methods, means, techniques, and procedures for accomplishing a given task, including, but not limited to, methods, means, techniques, and procedures that can be easily developed from, means, techniques, and procedures .
本明細書において、用語「処置」は、状態の進行を抑止、実質的に阻止、遅延、もしくは反転させること、状態の臨床的または審美的な症状を実質的に改善すること、または状態の臨床的または審美的な症状の出現を実質的に防止することを含む。 As used herein, the term “treatment” refers to inhibiting, substantially blocking, delaying, or reversing the progression of a condition, substantially improving clinical or aesthetic symptoms of a condition, or clinical of a condition. Including substantially preventing the appearance of sexual or aesthetic symptoms.
当然のことながら、本発明の特定の特徴は、明瞭化のため別個の実施形態の文脈で記載しているが、単一の実施形態で組み合わせて提供することも可能である。逆に、本発明のさまざまな特徴は、簡潔化のため単一の実施形態の文脈で記載しているが、別個の提供、任意適当な部分的組み合わせでの提供、または本発明のその他任意の上記実施形態に適するような提供も可能である。種々実施形態の文脈で記載した特定の特徴は、これらの要素がなくて当該実施形態が無効となるのでなければ、これら実施形態の本質的な特徴とは考えないものとする。
[関連出願]
本願は、2010年7月22日に出願されたPCT特許出願第PCT/IL2010/000588号(公開第WO2011/013118号)に関連しており、その内容を全体として本明細書に援用する。
It will be appreciated that certain features of the invention are described in the context of separate embodiments for clarity, but may be provided in combination in a single embodiment. Conversely, although various features of the invention have been described in the context of a single embodiment for the sake of brevity, they are provided separately, in any suitable subcombination, or any other optional feature of the invention. A provision suitable for the above embodiment is also possible. Certain features described in the context of various embodiments are not to be considered essential features of these embodiments, unless these elements are missing and such embodiments are ineffective.
[Related applications]
This application is related to PCT patent application No. PCT / IL2010 / 000588 (Publication No. WO2011 / 013118) filed on July 22, 2010, the contents of which are incorporated herein in their entirety.
本願は、2013年12月18日に出願された米国仮特許出願第61/917,435号の優先権の利益を主張する。上記出願の内容は、一切漏れなく本明細書に援用する。 This application claims the benefit of priority of US Provisional Patent Application No. 61 / 917,435, filed December 18, 2013. The contents of the above application are incorporated herein by reference.
Claims (50)
気化要素のアレイと、
前記気化要素を加熱するように構成された1つまたは複数の加熱要素と、
を備え、
前記気化要素の少なくとも一部の形状が、他の気化要素の前記組織への過剰な穿通を防止するように構成された、装置。 A device for vaporizing at least one hole in a tissue,
An array of vaporization elements;
One or more heating elements configured to heat the vaporizing element;
With
The apparatus, wherein the shape of at least a portion of the vaporizing element is configured to prevent excessive penetration of other vaporizing elements into the tissue.
請求項1に記載の装置。 A portion of the vaporizing element is a tip surface region configured to contact the tissue, and a tip surface region larger than the tip surface region of the vaporizing element that is prevented from excessive penetration into the tissue. By preventing excessive penetration of other vaporization elements,
The apparatus of claim 1.
請求項1に記載の装置。 The distal end of the vaporizing element shaped to prevent excessive penetration of the second vaporizing element is truncated;
The apparatus of claim 1.
請求項3に記載の装置。 The truncated vaporizing element is shorter than the second vaporizing element;
The apparatus of claim 3.
請求項4に記載の装置。 The second vaporizing element comprises a sharp distal end;
The apparatus according to claim 4.
請求項1に記載の装置。 The vaporizing element is mounted on a plate;
The apparatus of claim 1.
請求項1に記載の装置。 The depth of penetration of at least a portion of the vaporizing element relative to the surface of the tissue is less than 300 μm;
The apparatus of claim 1.
請求項1に記載の装置。 The array includes vaporization elements with a spatial distribution in the range of 2-100 vaporization elements per square centimeter;
The apparatus of claim 1.
請求項1に記載の装置。 The vaporization element length is a factor less than 3: 1 and greater than the bottom width of the vaporization element;
The apparatus of claim 1.
円錐形状と、
からなる群から選択される形状の気化要素を備えた、
請求項1に記載の装置。 Pyramid shape,
Conical shape,
With a vaporizing element of a shape selected from the group consisting of
The apparatus of claim 1.
請求項1に記載の装置。 Configured to vaporize the stratum corneum of the nail by heating keratin to a temperature higher than 500 ° C.,
The apparatus of claim 1.
請求項1に記載の装置。 Configured to expose the surface of scar tissue and apply a topical drug,
The apparatus of claim 1.
気化要素のアレイと、
前記気化要素を加熱するように構成された1つまたは複数の加熱要素と、
を備え、
前記アレイの前記気化要素が、300℃よりも高い温度まで前記気化要素が加熱された場合に、局所的な気化を生じるとともに損傷領域を低減するように選択された少なくとも1つの材料を含む、装置。 A device for vaporizing at least one hole in a tissue,
An array of vaporization elements;
One or more heating elements configured to heat the vaporizing element;
With
The apparatus, wherein the vaporizing element of the array comprises at least one material selected to cause local vaporization and reduce a damaged area when the vaporizing element is heated to a temperature greater than 300 ° C. .
請求項13に記載の装置。 The material has a heat transfer coefficient greater than 80 watts / Kelvin degree / meter,
The apparatus of claim 13.
請求項13に記載の装置。 A second material coating prevents diffusion of the at least one material to the tissue side when the vaporizing element is heated to a temperature greater than 300 ° C .;
The apparatus of claim 13.
請求項15に記載の装置。 One or more of the material, the second material, and an additional material covering the second material reduce IR emissivity to the tissue side;
The apparatus according to claim 15.
請求項15に記載の装置。 The second material is silver or nickel and the at least one material is copper;
The apparatus according to claim 15.
請求項17に記載の装置。 The body of the vaporizing element is made of copper, and the copper is covered with a nickel layer;
The apparatus of claim 17.
請求項18に記載の装置。 The copper and nickel were coated with a low IR emissivity layer composed of gold;
The apparatus according to claim 18.
前記アレイが加熱要素に結合され、
500℃よりも高い温度まで前記気化要素を加熱するステップを含む、
方法。 A method for self-disinfecting an array of vaporizing elements comprising:
The array is coupled to a heating element;
Heating the vaporizing element to a temperature greater than 500 ° C.
Method.
請求項20に記載の方法。 The vaporizing element is heated to a temperature higher than 500 ° C. for a duration in the range of 0.5 to 5 seconds;
The method of claim 20.
アレイ状に配置された複数の気化要素と、
前記気化要素を加熱するように構成された1つまたは複数の加熱要素と、
前記気化要素を周期的な移動プロファイルで移動させるように構成されたアクチュエータと、
を備え、
前記気化要素が、前記組織側へと通じる前記気化要素の経路の少なくとも30%に沿って単調増加する絶対加速度で、前記組織に対して繰り返し下降および上昇される、装置。 A device for vaporizing at least one hole in a tissue,
A plurality of vaporization elements arranged in an array;
One or more heating elements configured to heat the vaporizing element;
An actuator configured to move the vaporizing element with a periodic movement profile;
With
The apparatus wherein the vaporizing element is repeatedly lowered and raised relative to the tissue with an absolute acceleration that monotonically increases along at least 30% of the path of the vaporizing element leading to the tissue side.
請求項22に記載の装置。 The increasing absolute acceleration reaches a maximum upon contact with the tissue;
The apparatus of claim 22.
請求項22に記載の装置。 The array is moved by a camshaft assembly;
The apparatus of claim 22.
請求項24に記載の装置。 The camshaft assembly comprises a rotary motor and a lever that produces a linear motion of the vaporization array;
25. The device according to claim 24.
請求項24に記載の装置。 Treatment temperature profile of the vaporizing element, self-sterilization temperature profile of the vaporizing element, penetration distance to the tissue, residence time of the vaporizing element in the tissue, rate of advancement and / or withdrawal of the array, number of repetition treatments, repeated treatment A control unit configured to control at least one of the time interval between, as well as the exchange of the vaporizing elements,
25. The device according to claim 24.
請求項22に記載の装置。 Comprising at least one of a wheel and a spring to advance the array horizontally;
The apparatus of claim 22.
請求項22に記載の装置。 The penetration depth of the vaporizing element into the tissue is reduced by moving the array parallel to the tissue;
The apparatus of claim 22.
請求項27に記載の装置。 The horizontal movement is provided by a control device;
28. The device of claim 27.
気化要素のアレイを加熱して、前記組織の領域を気化させるステップと、
前記気化要素を前記組織から上昇させて、気化中に形成された蒸気のほとんどを逃がすステップと、
前記気化要素を前記組織に再適用して、組織の前記領域をさらに気化させるステップと、
を含む、方法。 A method of repeatedly vaporizing an organization,
Heating the array of vaporizing elements to vaporize the region of tissue;
Raising the vaporizing element from the tissue to escape most of the vapor formed during vaporization;
Reapplying the vaporizing element to the tissue to further vaporize the region of tissue;
Including the method.
請求項30に記載の方法。 The vaporizing element is heated to a temperature in the range of 300-600 ° C;
The method of claim 30.
請求項30に記載の方法。 The reapplying step is performed prior to moving the tissue;
The method of claim 30.
請求項32に記載の方法。 The reapplying step is performed in a time interval shorter than 200 milliseconds from the time the vaporizing element releases the tissue;
The method of claim 32.
請求項30に記載の方法。 Repeating the method to further evaporate deeper in the tissue,
The method of claim 30.
アレイ状に配置され、前記組織と接触するように構成された複数の伝熱要素と、
前記要素を加熱するように構成された加熱要素と、
RF発生器と、
RFエネルギーを前記組織に伝送する少なくとも1つのRF導管と、
を備えた、装置。 A device for heating tissue,
A plurality of heat transfer elements arranged in an array and configured to contact the tissue;
A heating element configured to heat the element;
An RF generator;
At least one RF conduit for transmitting RF energy to the tissue;
Equipped with the device.
請求項35に記載の装置。 The array further comprises an electrode configured to transmit RF energy into the tissue;
36. Apparatus according to claim 35.
箔として成形された気化要素と、
前記気化要素を加熱するように構成された1つまたは複数の加熱要素と、
前記気化要素を保持するフレームであって、前記組織に対して接離移動するように構成された、フレームと、
を備えた、装置。 A device for vaporizing a thin layer of tissue,
A vaporizing element molded as a foil;
One or more heating elements configured to heat the vaporizing element;
A frame holding the vaporizing element, the frame configured to move toward and away from the tissue; and
Equipped with the device.
請求項37に記載の装置。 The foil has a heat capacity selected to vaporize a tissue layer less than 20 μm deep;
38. The device according to claim 37.
請求項37に記載の装置。 The foil is attached to a spring that advances and retracts the foil relative to the tissue;
38. The device according to claim 37.
請求項37に記載の装置。 Further comprising a wheel for moving the device on the surface of the tissue;
38. The device according to claim 37.
請求項37に記載の装置。 The foil is planar and has a surface area in the range of 0.0001 cm 2 to 1 cm 2 .
38. The device according to claim 37.
請求項37に記載の装置。 The width is less than 100 μm so that the foil vaporizes the elongated narrow craters of the tissue,
38. The device according to claim 37.
アレイ状に配置された1つまたは複数の気化要素と、
前記気化要素を加熱するように構成された1つまたは複数の加熱要素と、
前記アレイに対して機械的に結合され、前記組織および前記1つまたは複数の加熱要素の少なくとも一方に向かって前記気化要素を移動させる少なくとも1つの圧電トランスデューサと、
を備えた、装置。 A device for vaporizing at least one hole in a tissue,
One or more vaporizing elements arranged in an array;
One or more heating elements configured to heat the vaporizing element;
At least one piezoelectric transducer mechanically coupled to the array and moving the vaporizing element toward at least one of the tissue and the one or more heating elements;
Equipped with the device.
請求項43に記載の装置。 The piezoelectric transducer is coupled to the array by thermal insulation;
44. Apparatus according to claim 43.
請求項43に記載の装置。 The transducer is actuated by a controller according to an indication of the distance of the array from the tissue to be treated;
44. Apparatus according to claim 43.
請求項46に記載の要素。 The core is formed of copper and the biocompatible material is formed of a material selected from the group consisting of titanium and stainless steel;
48. The element of claim 46.
請求項46に記載の要素。 The length of the core relative to the total length of the vaporizing element was selected to reduce the thermal relaxation time of the element;
48. The element of claim 46.
請求項46に記載の要素。 The biocompatible material was formed as a sheet having a thickness of less than 500 μm,
48. The element of claim 46.
請求項49に記載の要素。 The sheet is formed with a variable thickness,
50. The element of claim 49.
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